moment aktaran prefabrİk betonarme betonarme kompozİt İç kolon – kİrİŞ...

163
DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR

Upload: vobao

Post on 08-Feb-2018

261 views

Category:

Documents


10 download

TRANSCRIPT

Page 1: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ

FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

MOMENT AKTARAN PREFABRİK

BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ

BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ

Sadık Can GİRGİN

Mayıs, 2014

İZMİR

Page 2: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

MOMENT AKTARAN PREFABRİK

BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ

BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ

Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü

Doktora Tezi

İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Yapı Programı

Sadık Can GİRGİN

Mayıs,2014

İZMİR

Page 3: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:
Page 4: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

iii

TEŞEKKÜR

Doktora tez çalışmamın her aşamasında önerileri ile bana hep destek olan ve bilgi

birikimi ile çalışmalarıma katkılarını esirgemeyen değerli hocam Prof. Dr. Serap

KAHRAMAN’a teşekkürü borç bilirim. Görüş ve önerileri ile çalışmama katkı

sağlayan Prof. Dr. Türkay BARAN hocama teşekkür ederim.

Tez izleme jürisinde yer alan, araştırmama görüşleri ile destek veren hocalarım

Doç. Dr. Özgür ÖZÇELİK, Doç. Dr. Binnur Gören KIRAL, Doç. Dr. Evren

TOYGAR ve Prof. Dr. Ömer Zafer ALKU’ya ayırdıkları zaman ve katkılarından

dolayı teşekkür ederim.

Deneysel çalışmalarımızın her aşamasında zamanından fedakârlık ederek büyük

bir özveri ile yardımlarda bulunan ve dostluğunu her zaman hissettiğim Uzman Dr.

İbrahim Serkan MISIR’a teşekkür ederim.

Deneysel çalışmaların kurgulanması aşamasında değerli görüş ve önerileri ile

araştırmama destek veren Doç Dr. Şevket ÖZDEN hocama teşekkür ederim.

Sunulan çalışma Türkiye Prefabrik Birliği tarafından desteklenmiştir. Görüş ve

önerilerini paylaşan İnş. Yük. Müh. Hakan ATAKÖY’e ve İnş. Yük. Müh. Günkut

BARKA’ya teşekkür ederim.

Sunulan çalışma D.E.Ü. Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü’nün

2012.KB.FEN.019 numaralı projesi ile desteklenmiştir. Tez çalışmamı destekleyen

Dokuz Eylül Üniversitesi Rektörlüğü’ne teşekkürlerimi sunarım.

Lisans dönemlerinden bu yana stresli zamanlarda desteğini yanımda hissettiğim

dostlarım İnş. Müh. Hakkı GÖZENER ve İnş. Müh. Harun SEÇKİN’e teşekkürü

borç bilirim.

Page 5: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

iv

Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü’nde değerli çalışma

arkadaşlarım Dr. Müh. Onur MERTER, İnş. Yük. Müh. Çağlar YALÇINKAYA ve

İnş. Müh. Umut YÜCEL’e teşekkür ederim.

Çalışmadaki katkılarından dolayı İnş. Yük. Müh. Erol AR’a ve İnş. Müh. Halis

KOÇBULUT’a teşekkür ederim.

Laboratuar çalışmaları sırasındaki yardımlarından dolayı İnş. Yük. Müh. Serhan

SARIDOĞAN’a teşekkür ederim. Çalışma kapsamında emeği geçen tüm lisans

öğrencilerimize teşekkür ederim.

Hayatımın her anında özverisini esirgemeyen ve her aşamada yanımda olan ve

beni yüreklendiren aileme, annem Kadriye GİRGİN, babam Ali GİRGİN,

kızkardeşim Selcan GİRGİN ŞEKER ve Muammer ŞEKER’e teşekkür ederim.

Sadık Can GİRGİN

Page 6: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

v

MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME KOMPOZİT İÇ

KOLON-KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ

ÖZ

Sunulan çalışmada, ülkemizdeki prefabrik yapılarda yaygın kullanım alanı

bulunan prefabrik kompozit (ıslak-kaynaklı) moment aktarabilen iç kolon-kiriş

bağlantılarının depremi benzeştiren yer değiştirme kontrollü tersinir-tekrarlı yükler

altındaki davranışı deneysel olarak incelenmiştir.

Prefabrik bir alışveriş merkezi yapısının zemin katında yer alan iç kolon-kiriş

birleşim bölgesini temsil eden 1/2 ölçekli bir adet monolitik (kontrol) ve beş adet

prefabrik bağlantı numunesi Deprem Yönetmeliği’ne uygun olarak tasarlanmıştır.

Testler sırasında, kiriş alt plakasına kaynaklı boyuna donatılarda oluşan maksimum

birim deformasyonların prefabrik kolon-kiriş bağlantılarının hasar modlarını

belirlediği gözlenmiştir. Ayrıca plakaya kaynaklanan donatıların birim deformasyon

kapasitesinde azalma meydana geldiği belirlenmiştir. Donatıların

kaynaklanabilirliğini etkileyen ana parametreler; donatı bileşimindeki karbon oranı

ve kullanılan elektrot tipidir.

Ard-germeli birleşimlerde, yumuşak donatının erken ötelenme oranlarında

kopmasını önlemek için aderans bozulması yaklaşımı uygulanmaktadır. Benzer

şekilde, aynı tepe ötelenme oranı taleplerinde plakaya kaynaklı donatıda gelişen en

büyük çekme birim deformasyonlarının azaltılması için belli bir bölgede aderans

bozulması uygulanarak testler gerçekleştirilmiş ve iyileştirilmiş bir bağlantı önerisi

sunulmuştur.

Ayrıca prefabrik birleşim bölgesi numunelerinin deney sonuçları ile kalibre

edilmiş yığılı plastisite ve lif esaslı yaklaşımları ile sayısal modelleri geliştirilmiştir.

Anahtar Kelimeler: prefabrik yapılar, kompozit kolon-kiriş birleşim bölgeleri,

aderans bozulması yaklaşımı

Page 7: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

vi

REHABILITATION OF MOMENT-RESISTING PRECAST CONCRETE

COMPOSITE INTERIOR BEAM-COLUMN CONNECTIONS

ABSTRACT

In this study, cyclic behaviour of precast moment-resisting composite (wet-

welded) interior beam- column connections which have a common application in

Turkey were investigated experimentally under quasi-static displacement-controlled

loading, representing earthquake effects.

One monolithic (reference) and five precast, half-scale specimens representing an

inner connection of the first storey of a precast shopping mall were designed

according to the Turkish Earthquake Code. During the tests it is observed that the

ultimate strains of beam bottom rebars, welded to the beam end plates, characterized

the failure modes of the specimens. Also, decrease in the ultimate strain capacity of

rebars welded to the beam plates was observed. The main parameters affecting the

weldability of beam rebars to the plates are the carbon content in the steel chemical

composition and electrode type.

In post-tensioned precast beam-column connections, debonding approach is used

to prevent premature rebar fracture at drift ratios. Similarly, the debonding approach

was applied to reduce the peak tension strains of beam longitudinal rebars for the

same top drift demands and an improved connection solution is proposed.

Moreover, numerical models calibrated with the experimental results for the

precast specimens were developed with lumped plasticity and fiber-based modeling

approaches.

Keywords: Composite beam-column connections, precast concrete structures,

debonding approach

Page 8: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

vii

İÇİNDEKİLER

Sayfa

DOKTORA TEZİ SINAV SONUÇ FORMU ........................................................... ii

TEŞEKKÜR ........................................................................................................... iii

ÖZ ............................................................................................................................ v

ABSTRACT ............................................................................................................ vi

ŞEKİLLER LİSTESİ ............................................................................................... xi

TABLOLAR LİSTESİ ........................................................................................... xvi

BÖLÜM BİR – GİRİŞ ............................................................................................ 1

1.1 Giriş ............................................................................................................... 1

1.2 Tezin Amacı ve Kapsamı ................................................................................ 2

1.2.1 Amaç ...................................................................................................... 2

1.2.2 Kapsam ................................................................................................... 3

1.3 Tezin Ana Hattı .............................................................................................. 4

BÖLÜM İKİ – PREFABRİK YAPILARDA MOMENT AKTARABİLEN

BİRLEŞİMLER ...................................................................................................... 5

2.1 Giriş .............................................................................................................. 5

2.2 Kuru Birleşim Bölgeleri.................................................................................. 7

2.2.1 Ard-germeli Birleşim Bölgeleri ............................................................... 7

2.2.2 Bulonlu Birleşim Bölgeleri .................................................................... 10

2.2.3 Kaynaklı Birleşim Bölgeleri .................................................................. 11

2.3 Benzeştirilmiş (Islak) Moment Aktarabilen Birleşim Bölgeleri ..................... 12

2.4 Kompozit (Islak-Kaynaklı) Moment Aktarabilen Birleşim Bölgeleri ............. 14

2.4.1 Donatıların Kaynaklanabilirliği ............................................................. 18

Page 9: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

viii

BÖLÜM ÜÇ – DENEYSEL ÇALIŞMA .............................................................. 20

3.1 Giriş ............................................................................................................. 20

3.2 Aderans Bozulması Yaklaşımı ...................................................................... 21

3.2.1 Hedeflenen Ötelenme Oranındaki Eğriliğin Belirlenmesi ...................... 22

3.2.2 Boyuna Donatının Maksimum Birim Deformasyonu ve Toplam

Uzamasının Belirlenmesi ............................................................................... 23

3.2.3 Aderans Bozulma Boyunun Belirlenmesi .............................................. 24

3.3 Deney Numuneleri........................................................................................ 25

3.3.1 N0 Numunesi ........................................................................................ 26

3.3.2 N1 ve N2 Numuneleri ........................................................................... 27

3.3.3 N3 ve N4 Numuneleri ........................................................................... 31

3.3.4 N5 Numunesi ........................................................................................ 32

3.4 Malzeme Özellikleri ..................................................................................... 34

3.4.1 Beton .................................................................................................... 34

3.4.2 Donatı çeliği.......................................................................................... 35

3.5 Test Kurulumu.............................................................................................. 37

3.6 Test Yöntemi ................................................................................................ 39

3.7 Ölçerlerin Yerleşimi ..................................................................................... 40

3.7.1 Yerdeğiştirme Ölçerler .......................................................................... 40

3.7.2 Gerinim Pulları ..................................................................................... 41

3.8 Veri Toplama Sistemi ................................................................................... 41

BÖLÜM DÖRT – DENEY SONUÇLARI ........................................................... 44

4.1 Monolitik Numune (N0) ............................................................................... 44

4.2 N1 Numunesi ............................................................................................... 48

4.3 N2 Numunesi ............................................................................................... 51

4.4 N3 Numunesi ............................................................................................... 53

4.5 N4 Numunesi ............................................................................................... 58

4.6 N5 Numunesi ............................................................................................... 60

Page 10: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

ix

BÖLÜM BEŞ – DENEY SONUÇLARININ DEĞERLENDİRİLMESİ ............. 65

5.1 Giriş ............................................................................................................. 65

5.2 Dayanım ....................................................................................................... 65

5.2.1 N0-N2 Numuneleri ............................................................................... 66

5.2.2 N0, N3-N5 Numuneleri ......................................................................... 69

5.2.3 ACI 374.1-05’e göre değerlendirme ...................................................... 71

5.3 Yerdeğiştirme Sünekliği ............................................................................... 72

5.4 Rijitlik Azalması........................................................................................... 74

5.4.1 Sekant Rijitliği ...................................................................................... 74

5.4.2 N0, N1 ve N2 Numuneleri ..................................................................... 76

5.4.3 N0, N3-N5 Numuneleri ......................................................................... 77

5.5 Enerji Tüketimi ............................................................................................ 79

5.5.1 Tüketilen Birikimli Enerji ..................................................................... 79

5.5.2 Göreli Enerji Tüketimi .......................................................................... 80

5.5.3 Eşdeğer Viskoz Sönüm Oranı ................................................................ 82

BÖLÜM ALTI – SAYISAL MODEL ÇALIŞMALARI ...................................... 85

6.1 Giriş ............................................................................................................. 85

6.2 Mevcut Çalışmalar........................................................................................ 86

6.2.1 Yığılı Plastisite Yaklaşımı… ................................................................. 86

6.2.2 Lif (Fiber) Esaslı Model ........................................................................ 90

6.3 Yığılı Plastisite Yaklaşımı ile Sayısal Model ................................................ 91

6.4 Lif Esaslı Yaklaşım ile Sayısal Model........................................................... 94

6.4.1 Donatı Çeliği ......................................................................................... 95

6.4.2 Beton .................................................................................................... 98

BÖLÜM YEDİ – SONUÇLAR VE ÖNERİLER ............................................... 101

7.1 Tez Çalışmasından Elde Edilen Genel Sonuçlar .......................................... 101

7.2 Gelecek Çalışmalar için Öneriler ................................................................ 103

Page 11: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

x

KAYNAKLAR .................................................................................................... 105

EKLER ................................................................................................................ 113

Page 12: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

xi

ŞEKİLLER LİSTESİ

Sayfa

Şekil 2.1 Prefabrik yapılarda moment aktarabilen kolon – kiriş birleşim bölgeleri ..... 6

Şekil 2.2Ard- germeli kolon – kiriş birleşim bölgesi detayı ...................................... 9

Şekil 2.3 Bulonlu sünek birleşim detayı .................................................................. 11

Şekil 2.4 Kaynaklı bağlantı detayı ........................................................................... 12

Şekil 2.5 Benzeştirilmiş birleşim detayı ................................................................. 14

Şekil 2.6 Kompozit dış kolon-kiriş birleşim bölgesi numunesi ................................ 16

Şekil 2.7 Kaynaklı – ıslak birleşim detayı ............................................................... 18

Şekil 3.1 Ard-germeli birleşimlerde yumuşak donatıda aderans bozulma boyunun

bırakılması .............................................................................................. 21

Şekil 3.2 N0 numunesi boyutları ve (a) Kiriş en kesiti, (b) Kolon en kesiti .............. 27

Şekil 3.3 N1 ve N2 birleşim bölgesi numunesi ve (a) Kiriş (b) Kolon ve (c) Kısa

konsol en kesiti ....................................................................................... 28

Şekil 3.4 Prefabrik birleşim bölgesi numunelerinin montajı..................................... 29

Şekil 3.5 PL1 plaka detayı (a) N1numunesi, (b) N2 numunesi ................................. 30

Şekil 3.6 N1 ve N2 numunelerinde donatı-plaka, etriye-plaka kaynak detayı ........... 30

Şekil 3.7 N2 numunesinde donatı-plaka kaynak bitiminden itibaren aderans bozulma

boyunun bırakılması ................................................................................ 30

Şekil 3.8 N3, N4 ve N5 numunelerinin boyutları ..................................................... 31

Şekil 3.9 N3 ve N4 numunelerinin (a) Kiriş, (b) Kolon en kesit boyutları ................ 32

Şekil 3.10 N5 numunesinin (a) Kiriş, (b) Kolon en kesit boyutları ........................... 33

Şekil 3.11 N5 numunesinde çelik kılıf kullanılarak aderans bozulma boyu bırakılması

............................................................................................................... 33

Şekil 3.12 PL1 plaka detayı (a) N3, N4 numuneleri, (b) N5 numunesi ..................... 34

Şekil 3.13 N3 ve N4 numunelerinde donatı-plaka, etriye-plaka kaynak detayı ......... 34

Şekil 3.14 ϕ10 donatısının gerilme-birim şekil değiştirme eğrisi.............................. 36

Şekil 3.15 ϕ18 donatısının gerilme-birim şekil değiştirme eğrisi.............................. 36

Şekil 3.16 ϕ22 donatısının gerilme-birim şekil değiştirme eğrisi.............................. 37

Şekil 3.17 Deney numunesinin sistem içerisindeki konumu..................................... 38

Page 13: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

xii

Şekil 3.18 Deney düzeneğinin genel görünümü: (1) Eksenel yükleme çerçevesi, (2)

Hidrolik kriko, (3) Mafsal, (4) Hidrolik veren, (5) Yük hücresi, (6)

Referans çerçeve, (7) Pandül ayak, (8) Yük hücresi, (9) Sabit mesnet,

(10) Düzlem dışı çerçeve, (11) Çelik çerçeve ........................................ 38

Şekil 3.19 Kolon – kiriş birleşimine tepe yer değiştirmesi uygulanması .................. 39

Şekil 3.20 Yükleme profili ...................................................................................... 40

Şekil 3.21 (a) Epoksi esaslı yapıştırıcılar ile ekilen metal çubuklar, (b) Yerdeğiştirme

ölçerlerin yerleşimi ................................................................................. 41

Şekil 3.22 Prefabrik numunelerde gerinim pullarının yerleşimi ............................... 42

Şekil 3.23 Monolitik (N0) numunede gerinim pullarının yerleşimi .......................... 42

Şekil 3.24 Gerinim pullarının ve yer değiştirme ölçerlerin veri toplama sistemine

bağlanması............................................................................................ 43

Şekil 4.1 N0 numunesinde kirişte boyuna donatılarının birim deformasyonları ....... 44

Şekil 4.2 N0 numunesinde deney süresince gelişen hasar dağılımı .......................... 45

Şekil 4.3 N0 numunesinin % 2,75 ötelenme oranındaki hasar durumu .................... 45

Şekil 4.4 N0 numunesinin % 5,0 ötelenme oranındaki hasar durumu ...................... 46

Şekil 4.5 N0 numunesinin tepe yükü-tepe ötelenme oranı ilişkisi ............................ 47

Şekil 4.6 N0 numunesinin moment-kesit dönmesi ilişkisi ........................................ 47

Şekil 4.7 Prefabrik numunelerde gerinim pullarının yerleşimi ................................. 48

Şekil 4.8 N1 numunesinde kiriş alt boyuna donatılarının birim deformasyonları ..... 49

Şekil 4.9 N1 numunesinde deney süresince gelişen hasar dağılımı .......................... 49

Şekil 4.10 N1 numunesinde % 3,5 ötelenme oranındaki hasar dağılımı ................... 50

Şekil 4.11 N1 numunesinin tepe yükü-tepe ötelenme oranı ilişkisi .......................... 50

Şekil 4.12 N2 numunesinde kiriş alt boyuna donatılarının birim deformasyonları .... 51

Şekil 4.13 N2 numunesinde deney süresince gelişen hasar dağılımı ........................ 52

Şekil 4.14 N2 numunesinin % 2,75 ötelenme oranındaki hasar durumu .................. 52

Şekil 4.15 N2 numunesinin % 5,0 ötelenme oranındaki hasar durumu .................... 53

Şekil 4.16 N2 numunesinin tepe yükü-tepe ötelenme oranı ilişkisi .......................... 54

Şekil 4.17 N2 numunesinin moment-kesit dönmesi ilişkisi ...................................... 54

Şekil 4.18 N3 numunesinde deney süresince gelişen hasar dağılımı ........................ 55

Şekil 4.19 N3 numunesinde kiriş alt boyuna donatılarının birim deformasyonları .... 55

Şekil 4.20 N3 numunesinin % 2,20 ötelenme oranındaki hasar durumu .................. 56

Page 14: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

xiii

Şekil 4.21 N3 numunesinin % 3,5 ötelenme oranındaki hasar durumu .................... 57

Şekil 4.22 N3 numunesinin tepe yükü-tepe ötelenme oranı ilişkisi .......................... 57

Şekil 4.23 N2 numunesinin moment-kesit dönmesi ilişkisi ...................................... 58

Şekil 4.24 N4 numunesinde deney süresince gelişen hasar dağılımı ........................ 59

Şekil 4.25 N4 numunesinde kiriş alt boyuna donatılarının birim deformasyonları .... 59

Şekil 4.26 N4 numunesinin % 2,20 ötelenme oranındaki hasar durumu .................. 60

Şekil 4.27 N4 numunesinin % 4,0 ötelenme oranındaki hasar durumu .................... 61

Şekil 4.28 N4 numunesinin tepe yükü-tepe ötelenme oranı ilişkisi .......................... 61

Şekil 4.29 N5 numunesinde deney süresince gelişen hasar dağılımı ........................ 62

Şekil 4.30 N5 numunesinde kiriş alt boyuna donatılarının birim deformasyonları .... 63

Şekil 4.31 N5 numunesinin % 2,75 ötelenme oranındaki hasar durumu .................. 63

Şekil 4.32 N5 numunesinin % 3,5 ötelenme oranındaki hasar durumu .................... 64

Şekil 4.33 N5 numunesinin tepe yükü-tepe ötelenme oranı ilişkisi .......................... 64

Şekil 5.1 Çevrimsel dayanım oranının (αi) tanımlanması......................................... 66

Şekil 5.2 N0, N1 ve N2 birleşim numunelerinin dayanım zarfı eğrileri .................... 66

Şekil 5.3 N0, N1 ve N2 birleşim numunelerinin histeretik zarf eğrilerinin

kıyaslanması.............................................................................................. 67

Şekil 5.4 N0, N1 ve N2 numuneleri için 3. yükleme çevrimlerinde çevrimsel

dayanım oranları (α3) .............................................................................. 68

Şekil 5.5 N0, N3-N5 birleşim numunelerinin dayanım zarfı eğrileri ........................ 69

Şekil 5.6 N0, N3, N4 ve N5 birleşim numunelerinin histeretik zarf eğrilerinin

kıyaslanması ........................................................................................... 70

Şekil 5.7 N0, N3, N4 ve N5 numuneleri için 3. yükleme çevrimlerinde çevrimsel

dayanım oranları (α3) .............................................................................. 71

Şekil 5.8 Deney numunelerinin başlangıç rijitliği (KI) ve etkili süneklik (µeff)

değerlerinin belirlenmesi ......................................................................... 73

Şekil 5.9 Sekant rijitliğinin hesabı ........................................................................... 75

Şekil 5.10 N0-N2 numunelerinin sekant rijitlikleri .................................................. 76

Şekil 5.11 N0-N2 numunelerinin normalize edilen sekant rijitlikleri ....................... 77

Şekil 5.12 N0,N3-N5 numunelerinin sekant rijitlikleri ............................................ 78

Şekil 5.13 N0,N3-N5 numunelerinin normalize edilen sekant rijitlikleri .................. 78

Page 15: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

xiv

Şekil 5.14 N0-N2 numunelerinde tüketilen birikimli enerjinin ötelenme oranına bağlı

değişimi .................................................................................................. 79

Şekil 5.15 N0, N3-N5 numunelerinde tüketilen birikimli enerjinin ötelenme oranına

bağlı değişimi ....................................................................................... 80

Şekil 5.16 N0-N2 numunelerinde göreli enerji tüketimi oranlarının değişimi........... 81

Şekil 5.17 N0, N3-N5 numunelerinde göreli enerji tüketimi oranlarının değişimi .... 82

Şekil 5.18 Eşdeğer viskoz sönümün belirlenmesi .................................................... 83

Şekil 5.19 N0, N1, N2 numuneleri için eşdeğer viskoz sönüm oranları .................... 84

Şekil 5.20 N0, N3, N4 ve N5 numuneleri için eşdeğer viskoz sönüm oranları ......... 84

Şekil 6.1 (a) Çevrim sıkışmasının bulunmadığı, b) Çevrim sıkışması davranışı

görülen deneysel çalışmalar sonucu elde edilen çevrimsel döngüler ........ 86

Şekil 6.2 Giberson tek kiriş bileşeni ile kolon- kiriş birleşimlerinin modellenmesi .. 87

Şekil 6.3 Kolon-kiriş birleşimleri için önerilen analitik model ................................. 87

Şekil 6.4 Dönel yay modeli ile kolon-kiriş birleşiminin davranışının analitik olarak

modellenmesi .......................................................................................... 88

Şekil 6.5 Çevrimsel modeller için iskelet eğrileri .................................................... 89

Şekil 6.6 Pik-eğilimli histeretik model .................................................................... 89

Şekil 6.7 Lif eleman düzeni .................................................................................... 90

Şekil 6.8 N4 ve N5 numuneleri için yığılı plastisite modeli ..................................... 92

Şekil 6.9 N4 numunesi deney verisi ile IMK modelinin tepe yükü-tepe ötelenme

oranının karşılaştırılması ......................................................................................... 93

Şekil 6.10 N5 numunesi deney verisi ile IMK modelinin tepe yükü-tepe ötelenme

oranının karşılaştırılması ......................................................................................... 93

Şekil 6.11 N4 numunesi için lif esaslı model; (a) kiriş, (b) kolon, (c) kısa konsol en

kesiti… ................................................................................................. 94

Şekil 6.12 Donatı çeliği için Histeretik malzeme modeli ......................................... 95

Şekil 6.13 Donatı Modeli-1 için gerilme-birim şekil değiştirme ilişkileri ................. 96

Şekil 6.14 Donatı Modeli-2 için gerilme-birim şekil değiştirme ilişkileri ................. 97

Şekil 6.15 Monotonik testler sonucu normalize edilen gerilme-birim deformasyon

ilişkileri ................................................................................................ 97

Şekil 6.16 Donatı modeli-1’de basınç yönü için gerilme-birim şekil değiştirme

ilişkisi ................................................................................................... 98

Page 16: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

xv

Şekil 6.17 Beton malzeme modeli için gerilme-birim şekil değiştirme ilişkileri ....... 99

Şekil 6.18 N4 numunesi deney verisi ile lif esaslı modelin tepe yükü-tepe ötelenme

oranının karşılaştırılması ..................................................................... 100

Page 17: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

xvi

TABLOLAR LİSTESİ

Sayfa

Tablo 3.1 Deney numunelerinin özellikleri.............................................................. 26

Tablo 3.2 Beton karışım oranları ............................................................................. 35

Tablo 3.3 Rötresiz harç karışım oranları .................................................................. 35

Tablo 3.4 Donatı çeliği örneklerinin çekme testi altında elde edilen değerleri .......... 35

Tablo 4.1 N1 numunesinde göz önüne alınan deney parametreleri........................... 48

Tablo 4.2 N2 numunesinde göz önüne alınan deney parametreleri........................... 51

Tablo 4.3 N3 numunesinde göz önüne alınan deney parametreleri........................... 53

Tablo 4.4 N4 numunesinde göz önüne alınan deney parametreleri........................... 58

Tablo 4.5 N5 numunesinde göz önüne alınan deney parametreleri........................... 60

Tablo 5.1 Numunelerin dayanımlarının ACI 374.1.05’e göre değerlendirilmesi ...... 72

Tablo 5.2 Numunelerin yerdeğiştirme sünekliği ...................................................... 74

Tablo 5.3 Numunelerin % 3,5 ötelenme oranındaki sekant rijitlikleri ...................... 75

Tablo 6.1 Pik eğilimli histeretik modelin parametreleri ........................................... 92

Page 18: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

1

BÖLÜM BİR

GİRİŞ

1.1 Giriş

Avrupa’da II. Dünya Savaşı sonrasında, ekonomik ve sosyal gelişmelere bağlı

endüstriyel gelişimin hızlanması ile birlikte endüstriyel yapıların önemli bir kısmı

prefabrik betonarme olarak inşa edilmiştir (Şenel ve Palancı, 2013). İnşaat yapım

yöntemi olarak prefabrikasyon, yapı elemanlarının fabrika ortamında seri bir şekilde

üretiminin ardından, üretilen bu elemanların fabrika ortamından şantiyeye taşınması

ve elemanların montajıyla biten süreç olarak tanımlanabilir (Doğruöz, 2005).

Prefabrikasyonun genel amacı, şantiyeye en az sayıda iş bırakacak şekilde

fabrikadaki işçilik kalitesini ve kapasitesini kontrol ederek çalışma şartlarında belirli

bir kalite düzeyini ve standartlaşmayı sağlamaktır. Prefabrik yapılar düşük maliyet,

yüksek kalite ve hızlı üretim açısından sağladıkları avantajları ile A.B.D. ve

Japonya’da rağbet görmektedir. Türkiye’de 1990’lı yıllardan itibaren inşa edilen

endüstriyel yapıların % 90’ını prefabrik yapılar oluşturmaktadır (Karaesmen, 2001).

Tek katlı endüstriyel yapıların yanı sıra ülkemizde çok katlı prefabrik yapılarda da

uygulanmaya başlamıştır. Özellikle büyük şehirlerdeki artan konut ve ofis ihtiyacına

paralel olarak prefabrik yapı sistemleri ön plana çıkacağı söylenebilir (Ertaş ve

diğer., 2006).

Batı Avrupa’da prefabrik yapı sistemleri yalnızca düşey yükleri karşılamak üzere

tasarlanmıştır (Ersoy ve diğer.,1999). Ülkemizde prefabrik yapıların hesap ve

tasarımında depreme etkileri de göz önüne alınmaktadır (Posada, 2001). Prefabrik

betonarme yapılar, monolitik sistemlerin dayanım ve davranış özelliklerini sağlamayı

amaçlamaktadır. Eleman üretiminde bu amaca ulaşılsa da birleşimlerde aynı

özellikleri sağlamak mümkün olamamaktadır. Prefabrik betonarme birleşimlerin

uygulandığı sistemlerle monolitik birleşimler kıyaslandığında, prefabrik birleşimlerin

rijitliğinin tam olarak sağlanamadığı ve monolitik birleşimler kadar süneklik

sağlayamayıp erken dayanım kaybına uğradıkları rapor edilmiştir (Sucuoğlu ve

diğer., 1995). Depreme dayanıklı prefabrik yapı tasarımının gerçekleştirilebilmesi

Page 19: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

2

ancak tersinir – tekrarlı deprem yükleri altında moment ve kesme kuvveti

bakımından dayanım kaybına uğramadan deformasyon yapabilen ve enerji

tüketebilen birleşim bölgelerinin geliştirilmesine bağlıdır. Prefabrik yapılardaki

moment aktarabilen tüm bağlantıların monolitik sistem davranışına benzer rijitlik,

enerji tüketim, dayanım ve sünekliğe sahip olduklarının analitik yöntemlerle veya

deneylerle kanıtlanmış olması gerektiği ortaya konmuştur (Deprem Yönetmeliği,

2007).

1999 Kocaeli ve Düzce Depremleri sonrasındaki saha gözlemlerinde prefabrik

yapıların sismik performansının yetersiz olduğu rapor edilmiştir. Birleşim

detaylarının ve kolon – kiriş birleşim bölgelerinin zayıflığı, yapıların yetersiz rijitlik

ve dayanım göstermesinde, hasarların artışında en belirleyici etken olarak ortaya

çıkmaktadır (Özden, 2003; Arslan ve diğer., 2006; Saatçioğlu ve diğer. 2001).

Mevcut prefabrik yapıların kırılganlığını etkileyen en önemli parametrelerin yetersiz

rijitlik ve dayanım olduğu rapor edilmiştir (Şenel ve Kayhan, 2010).

Endüstri tipi prefabrik yapılarda geçmiş depremlerde gözlenen başlıca hasarlar:

Mafsallı kolon – kiriş birleşim bölgelerinde mesnetlerdeki pimlerin kesme

dayanımının aşılması veya düşük dayanımlı harç kullanılması nedeni ile

oluşacak hasarlar (Doğan ve Kıraç,2008).

Diyaframlardaki hasarlar,

Kolon alt ucunda gelişen plastik mafsallar,

şeklinde sıralanabilir.

1.2 Tezin Amacı ve Kapsamı

1.2.1 Amaç

Sunulmuş olan tez çalışmasındaki amaç;

Ülkemizdeki prefabrik yapılarda yaygın olarak kullanılan kompozit (ıslak-

kaynaklı) moment aktarabilen iç kolon - kiriş birleşim bölgelerinin sabit

Page 20: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

3

eksenel yük ve tersinir – tekrarlı yükler etkisi altında davranışlarının

incelenmesi,

Kompozit birleşim bölgelerinde Deprem Yönetmeliği’nde kaynak hesapları

için öngörülen katsayının belirlenmesi,

Kompozit birleşim bölgelerinde, kaynaklama nedeni ile oluşan ısı etkili

bölgede bulunan donatının, öngörülen göreli kat ötelenme oranları öncesinde

kopmasını önlemek için çözüm geliştirilmesi,

Deneysel çalışmada gözlenen numune davranışları ışığında sayısal modeller

oluşturularak yapının tüm davranışını temsil edecek parametrelerin

belirlenmesi,

olarak özetlenebilir.

1.2.2 Kapsam

Sunulan çalışmada, ülkemizdeki çok katlı prefabrik yapılarda çoğunlukla tercih

edilen kompozit (ıslak-kaynaklı) moment aktarabilen bağlantılara örnek oluşturacak

iç kolon-kiriş birleşim bölgesi numuneleri deneysel olarak incelenmiştir. Deprem

Yönetmeliği’ne uygun tasarlanan bir adet monolitik (kontrol) ve dört adet prefabrik

birleşim bölgesi numunesi yer değiştirme kontrollü tersinir-tekrarlı yükler altında test

edilmiştir. İç kolon-kiriş birleşim bölgesi numuneleri, laboratuar imkânları dâhilinde

1/2 ölçekli olarak düzenlenmiştir. Monolitik ve prefabrik numunelerin beton dökümü

prefabrik üretim tesislerinde gerçekleştirilmiştir. Prefabrik numunelerin montajı ise

Dokuz Eylül Üniversitesi Yapı Mühendisliği Laboratuarı’nda gerçekleştirilmiştir.

Deneyler sırasında numunelerde gelişen hasar modlarına bağlı olarak numune

davranışının iyileştirilmesi için kaynaklamada kullanılan elektrot tipi, aderans

bozulma boyu ve etriye aralığı deney parametreleri olarak seçilmiştir.

1.3 Tezin Ana Hattı

Prefabrik moment aktarabilen kompozit kolon-kiriş birleşim bölgelerinin deprem

etkileri altındaki davranışının incelenmesi ve olası hasar modlarının belirlenerek

Page 21: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

4

iyileştirilmesi amacı ile gerçekleştirilen çalışma yedi bölüm ve eklerden

oluşmaktadır.

İkinci bölümde, prefabrik yapılarda moment aktarabilen kolon-kiriş birleşim

bölgeleri ile ilgili mevcut deneysel çalışmalar ve sonuçları özetlenmiştir. Kompozit

(ıslak-kaynaklı) kolon-kiriş birleşim bölgelerinde donatının kaynaklanabilirliği ile

ilgili çalışmalar sunulmuştur.

Üçüncü bölümde, Deprem Yönetmeliği’ne uygun olarak tasarlanmış 1/2 ölçekli,

kompozit iç kolon-kiriş birleşim bölgesi numunelerinin malzeme ve geometrik

özellikleri, deney parametreleri, deney yöntemi ve ölçüm sistemi açıklanmıştır.

Dördüncü bölümde, monolitik ve prefabrik birleşim bölgesi numunelerinin yer

değiştirme kontrollü tersinir-tekrarlı yükler etkisi altında artan ötelenme oranlarında

hasar modları, tepe yükü – tepe ötelenme oranı ilişkileri sunulmuştur.

Beşinci bölümde, prefabrik birleşim bölgesi numuneleri ACI 374.01-05 ve FEMA

795’e göre değerlendirilmiş ve dayanım, rijitlik, süneklik ve enerji tüketimi açısından

monolitik numune ile karşılaştırması yapılmıştır.

Altıncı bölümde, prefabrik numunelerin tersinir yükler etkisindeki histeretik

davranışlarının benzeştirilebilmesi amacı ile yığılı plastisite ve lif esaslı modeller ile

sayısal modelleri OpenSees yazılımı kullanılarak kurulmuştur.

Yedinci bölümde, tez çalışması kapsamında ulaşılan sonuçlar ve öneriler yer

almaktadır.

Ek A’da birleşim bölgesi numunelerinin betonarme hesapları ile donatı-plaka ve

plaka-plaka kaynak hesapları yer almaktadır. Ek B’de deney numunelerinin üretim

aşamaları verilmektedir. Ek C’de ise prefabrik numunelerin sayısal modelleri için

OpenSees veri analiz dosyaları yer almaktadır.

Page 22: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

5

BÖLÜM İKİ

PREFABRİK YAPILARDA MOMENT AKTARABİLEN BİRLEŞİMLER

2.1 Giriş

Prefabrik yapı endüstrisinin gereksinimlerinin belirlenmesi ve problemlerin ortaya

konması amacı ile 1986 yılında A.B.D.’de bir seri çalıştay gerçekleştirilmiştir

(Englekirk, 1986). Amerikan Ulusal Standart ve Teknoloji Enstitüsü (NIST, 1987) ve

Prefabrik Sismik Yapı Sistemleri (PRESSS, 1990) araştırma programları ile deprem

bölgelerinde inşa edilebilecek yapılarda prefabrik kolon - kiriş birleşim bölgelerinin

geliştirilmesi yönünde önemli adımlar atılmıştır (Priestley, 1991). Prefabrik

bileşenler arasındaki bağlantıların seçimi prefabrik yapı tasarımının ana

bileşenlerinden biridir. Yapısal bileşenlerdeki olası elastik olmayan

deformasyonların konumları göz önüne alınarak tasarım yapılmalı ve bağlantı tipleri,

sistem içerisinde beklenen davranışa bağlı olarak tanımlanmalıdır. Prefabrik kolon ve

kiriş elemanların yapıda kesiştiği düğüm noktaları birleşim; birleşimle

komşuluğundaki elemanların ara yüzlerinden oluşan bölge birleşim bölgesi olarak

tanımlanmaktadır. Çerçevelerde bağlantıların oluşturulduğu birleşim bölgeleri,

kesitte olası plastik deformasyonun gerçekleşebileceği yerlerdir (ACI 550.2R, 2013).

Moment aktarabilen birleşim bölgeleri, düzlem-içi momentleri yapı elemanlarına

transfer edebilmektedir. Yapının yanal rijitliğini arttırmak, kolon- kiriş elemanların

kesit boyutlarını azaltmak ve olası göçmeye karşı dayanımı arttırmak için

kullanılırlar (Elliot, 2002).

Moment aktarabilen birleşim bölgeleri kuru ve benzeştirilmiş (ıslak) birleşim

bölgeleri olmak üzere iki ana sınıfa ayrılmaktadır (ACI 550.2R, 2013):

Kuru Birleşim Bölgeleri: Bileşenlerin kaynak, bulon, ard-germe ya da pimli

olarak birleştirilmesi ile elde edilir. Birleşim bölgesi, genellikle bağlanan prefabrik

kolon-kiriş elemanlara göre daha az rijittir.

Page 23: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

6

Benzeştirilmiş Birleşim Bölgeleri: Monolitik betonarme yapı davranışına

benzer olacak şekilde prefabrik bileşenlerin her iki ucundan çıkan donatıların

birbirine bağlanması, özel teçhizatla birleştirilmesi ya da bindirme ile

oluşturulmaktadır.

Kompozit (ıslak-kaynaklı) birleşim bölgeleri ülkemizdeki endüstri tipi prefabrik

yapılarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Kompozit birleşim bölgesinde kiriş alt

boyuna donatıları kiriş uç alt plakasına kaynaklı olup, bu plaka da kolondaki kısa

konsola kaynaklanmaktadır. Birleşim bölgesinde kiriş üstünde ve kolonda birleşim

üstünde boşluk bırakılmakta ve kiriş süreklilik donatılarının bu boşluktan yerleşimi

yapılmaktadır. Döşeme elemanların yerleşimi ile tamamlayıcı beton dökümü

yapılarak üretim tamamlanır.

Prefabrik yapılarda yaygın olarak uygulanan moment aktarabilen kolon - kiriş

birleşim bölgeleri Şekil 2.1’de verilmektedir.

Şekil 2.1 Prefabrik yapılarda moment aktarabilen kolon – kiriş birleşim bölgeleri (Ataköy,1998)

Page 24: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

7

Moment aktarabilen birleşim bölgelerinin tasarım ilkeleri:

Bağlantıların sistemle ilişkilendirilmesi,

Sistemde yükün izlediği yolun sağlanması,

Dışmerkezliklerden kaçınılması,

Bağlantı davranışının kontrolü için kapasite tasarımının kullanılması,

Gerekli olan yapı elemanlarında sünekliğin sağlanması,

Gerekli olan yapı elemanlarında enerji tüketiminin göz önüne alınması,

İnşa edilebilirliğin sağlanması,

şeklinde sıralanabilir (ACI 550.2R, 2013).

2.2 Kuru Birleşim Bölgeleri

2.2.1 Ard-germeli Birleşim Bölgeleri

Ard-germeli birleşim bölgeleri ile ilgili çalışmalar 1970’li yıllarda başlamıştır.

Yapılan bu araştırmalarda, basınç donatısı miktarının süneklik için; ard-germe

halatlarının ise kayma dayanımı için etkili olduğu görülmüştür. Ard-germeli

birleşimlerde aderanssız ard-germe halatları kılıf içerisinde elastik kalarak yapıda

kalıcı deplasmanların oluşumunu önlerken, kiriş kesitinde enerji tüketimi ise kılıf

içerisindeki harçla doldurulmuş boyuna donatıların akması ile sağlanmaktadır. Hem

ard-germe halatlarının hem de boyuna donatıların etkisi olduğundan ard-germeli

birleşimler hibrit birleşimler olarak da adlandırılır (ACI T1.02-03,2003).

NIST Araştırma Projesi kapsamında, 1/3 ölçekli hibrit iç kolon-kiriş birleşim

bölgeleri test edilmiştir. Çalışmaların sonucunda; hibrit birleşimlerin performansının

kapasite, rijitlik ve enerji tüketimi bakımından monolitik numunenin davranışını

sağladığı ve kalıcı yer değiştirmelerin sınırlandırıldığı belirlenmiştir. Yapılan

çalışmalarda, donatı ve ard-germenin birlikte kullanıldığı hibrit birleşimlerin belirli

tasarım depremi altında sünek davranış sergilediği, sınırlı veya ihmal edilebilir

düzeyde hasar ile karşılaşıldığı belirtilmiştir (Cheok ve diğer., 1993).

Page 25: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

8

Büyük ölçekli prefabrik yapıların deprem davranışlarını belirlemeye yönelik

A.B.D ve Japonya ortaklığındaki Prefabrik Sismik Yapı Sistemleri Araştırma Projesi

(PRESSS) gerçekleştirilmiştir. Çalışmada, aderanssız tendonların sünek

birleşimlerin sağlanması için geçerli bir çözüm olduğu belirlenmiştir (Priestley ve

diğer., 1993).

Pınarbaşı (2000) çalışmasında, dört adet 1/2 ölçekli ard-germeli kolon - kiriş

birleşimi deprem yüklerine benzer yükler altında test edilmiştir. Birinci eleman

(MR1) monolitik referans elemanı, ikinci eleman orijinal prefabrike elemanıdır

(POl). Bu eleman ülkemizde bir firma tarafından uygulanan birleşim türüne göre

tasarlanmıştır. Bu birleşimin düşük kapasiteli ve donatısının yetersiz olduğu

görülmüştür. Bu yüzden üçüncü prefabrike elemanda (PM1) birleşim donatısı miktarı

kayda değer biçimde artırılmıştır. Buna rağmen bu elemanda kirişin öngörülemeyen

bölgesinde plastik mafsal oluşumu gözlenmiştir. İyileştirilen deney elemanında

birleşim performansı açısından iyi sonuçlar elde edilmiştir. Deney elemanları yeterli

dayanım, süneklik, kabul edilebilir düzeyde enerji tüketimi ve rijitlik göstermiştir.

Enerji tüketim kapasitesinin kirişin alt ve üst kenarına yerleştirilen öngermesiz donatı

miktarının artması ile arttığı görülmüştür.

Ertaş ve diğer. (2006) çalışmasında, ard-germeli kolon - kiriş birleşim

bölgelerinde yumuşak donatının eğilme kapasitesine katkısı deney parametresi olarak

seçilmiştir. Numunelerin monolitik numune ile süneklik, rijitlik kaybı, enerji

tüketimi ve kalıcı deplasmanları kıyaslanmıştır. Yumuşak donatı miktarının enerji

tüketimi için önemli bir parametre olduğu vurgulanmıştır (Şekil 2.2).

Atalay (2010) çalışmasında, tasarlanan ard-germeli birleşim detayında, kirişin alt

ve üst yüzlerine yakın yumuşak donatı, orta seviyesinde ise çok yüksek dayanımlı

ard-germe bulonları kullanılmıştır. Üç katlı bir yapının ara kat kolon- kiriş birleşim

bölgesini temsil edecek biçimde tasarlanan kolon – kiriş birleşim bölgesi numuneleri

tersinir – tekrarlı yükler altında deplasman kontrollü olarak test edilmiştir. Birleşim

bölgesi numuneleri monolitik ve kiriş alt ve üst donatı oranları değişecek şekilde

hibrit birleşimden oluşmaktadır. Prefabrik birleşimlerde başlangıçta monolitik

Page 26: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

9

numuneye benzer rijitlik elde edildiği, kolon – kiriş ara yüzünün açılması ile rijitlik

kaybının başladığı belirlenmiştir. Kiriş alt ve üst yüzündeki donatı oranı arttıkça

birleşim numunelerinin enerji tüketim davranışının monolitik numuneye yaklaştığı

gözlenmiştir.

Şekil 2.2 Ard- germeli kolon – kiriş birleşim bölgesi detayı (Ertaş ve diğer. , 2006).

Kaya (2007) çalışmasında, 1/3 ölçekli kirişlerinin üzerinde tamamlayıcı betonu ve

kolonlarında kat seviyelerinde kısa konsollar bulunan iki adet monolitik, iki adet ard-

germeli kolon- kiriş birleşim bölgesi numunesine deney esnasında kiriş uçlarından

başlangıçta yük kontrollü belirli bir aşamadan sonra ise deplasman kontrollü olarak

tersinir tekrarlı yükler uygulamıştır. Yapılan deneyler sonucunda, prefabrik

elemanlarda ard-germeli birleşimlerin, monolitik birleşimlerle karşılaştırıldığında,

düğüm noktasında yeterli moment taşıma kapasitesine ve sünekliğe ulaştığı tespit

edilmiştir. Ard-germeli birleşimde tamamlayıcı betonun etkisi çok açık olarak

gözlenmiştir. Özellikle tekrarlı yükleme sırasında, tamamlayıcı beton kısmının

basınç gerilmeleri etkisinde kaldığı çevrimlerde diğer yüze göre daha yüksek taşıma

kapasitesine ulaştığı gözlenmiştir.

Page 27: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

10

2.2.2 Bulonlu Birleşim Bölgeleri

Bulonlu birleşimler prefabrik yapılarda hızlı montaj sağlamaları bakımından

avantaja sahip olup tasarımlarında kesme ve sıyrılma etkileri göz önüne alınmalıdır

(Ertaş ve diğer., 2006). French ve diğer. (1989) çalışmasında, moment aktarabilen

bulonlu kolon-kiriş birleşimlerinin davranışını ve uygunluğunu inceleyebilmek

amacıyla yedi farklı birleşim detayı test edilmiştir. Donatının akması ile birleşimde

ilk çatlak oluşumu gözlenmiş ve elastik ötesi davranış oluşmaya başlamıştır. Bulonlu

birleşimin üretimi kolay bir birleşim tipi olmasından dolayı bu birleşim detayı

geliştirilerek yeni bir numune oluşturulmuştur. Geliştirilen birleşim numunesi

tasarlanırken kesme kuvvetinin yaratacağı bozulma ile bulonların yerinden

sıyrılmasını engellemek amacıyla numunede nervürlü donatılar kolon içerisinde

bükülmüş ve kirişten geçirilen dişli çubuklar kolondaki mekanik ankrajlara takılarak

plastik mafsalın kolon-kiriş ara yüzünde oluşması istenmiştir. Donatının ankraj

içerisinde kayması nedeniyle, birleşim yük artışı olmaksızın büyük yer değiştirmeler

göstermiştir ve bu durum numunelerinin düşük enerji yutma kapasitesi göstermesine

neden olmuştur.

Prefabrik moment aktarabilen birleşimlerde sünek bağlantı elemanlarının etkinliği

Englekirk tarafından araştırılmıştır. Çalışmanın amacı, prefabrik elemanlar arasında

tersinir-tekrarlı yükler etkisi altında plastik deformasyon ve kararlı histeretik yük-

deformasyon ilişkisi gösterebilen sünek birleşimlerin sağlanmasıdır (Englekirk,

1995). Şekil 2.3’de verilen birleşimde, hem sünek çubuklar hem de kirişler bağlantı

elemanına bulonlarla bağlıdır.

Chang ve diğer. (2007) çalışmasında, birleşimde sünek çubuklar bulunan 4 adet

tam ölçekli kolon – kiriş birleşim bölgesi test etmiştir. Çalışmadaki test parametreleri

yüksek dayanımlı beton, gömülü sünek çubuklar, ard-germe ve yüksek dayanımlı

donatıdır. Numunelerde, kiriş uçlarından yer değiştirme kontrollü yükleme yapılarak

ortalama göreli kat ötelenme oranı belirlenmiştir. % 5.5 göreli kat ötelenme

oranlarına kadar dayanım azalması gözlenmediği rapor edilmiştir.

Page 28: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

11

Şekil 2.3 Bulonlu sünek birleşim detayı (Englekirk, 2003).

Ertaş ve diğer. (2006) sahadaki montaj süresini minimuma indirmek amacı ile

bulonlu birleşim detayı geliştirmiştir. Birleşimde bulonların yerleştirilebilmesi için

kiriş alt ve üstünde kanallar bırakılmış ve yerleştirilme bulonlar 120 Nm’ye kadar

tork anahtarı ile sıkılmıştır. Kiriş yüzeyine betonun ezilmesini önlemek için çelik

plaka yerleştirilmiş ve birbirine bağlanarak betona ankre edilmiştir. Birleştirme

esnasında kolon – kiriş arasında bırakılan 15 mm boşluk rötresiz kendinden yerleşen

çimento ile doldurulmuştur. Numune davranışının kapasite, süneklik ve enerji

tüketim kriterlerine göre değerlendirildiği çalışmada geliştirilen bulonlu birleşimin

monolitik birleşime göre daha iyi performans gösterdiği belirtilmiştir.

2.2.3 Kaynaklı Birleşim Bölgeleri

Kaynaklı birleşimler, sahada uygulanabilirlik ve maliyet açısından tercih

edilmektedir (Ertaş ve Özden, 2006). Ersoy ve Tankut (1993) çalışmasında, beş adet

tam ölçekli kaynaklı, prefabrik kiriş-kiriş bağlantısını test etmiştir. Birleşim

bölgesinden 75 cm uzakta teşkil edilen bağlantıda, alt ve üst plakalar kesme etkilerini

aktarmak amacı ile kirişteki plakalara kaynaklanmaktadır (Şekil 2.4). Çalışmanın

amacı, bağlantıda kirişin iki yanında merkeze yerleştirilen kenar plakaların ve

birleşim genişliğinin etkisinin araştırılmasıdır. Deney süresince tersinir- tekrarlı

Page 29: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

12

yükler güçlü döşemeye bağlı kiriş ucundan aktarılmıştır. Kaynaklı birleşimlerde

kenar plakaların kullanımının gerekli olduğu ve yalnız alt ve üst plakaları bulunan

bağlantılara göre kenar plakaların etkin olduğu belirlenmiştir.

Şekil 2.4 Kaynaklı bağlantı detayı (Ersoy ve Tankut, 1993).

Korkmaz ve Tankut (2005), konsol kiriş-kiriş bağlantı testlerini gerçekleştirmiştir.

Buna göre kiriş ortasına yakın üst plaka-plaka kaynağı yapılıp, kiriş üzerinde

bırakılan boşlukla sahada tamamlayıcı beton dökümü ile bağlantı detayı

tamamlanmaktadır. Çalışmada, ülkemizde deprem riski yüksek bölgelerde

kullanılmak üzere birleşim detayı geliştirilmesi amaçlanmıştır. 6 adet 2/5 ölçekli

birleşim numunesine kiriş ucundan tersinir-tekrarlı yükler uygulanmıştır. Deneylerde

elde edilen sonuçlara göre üst donatının kaynaklanması v.b iyileştirme önerileri

getirilmiştir.

2.3 Benzeştirilmiş (Islak) Moment Aktarabilen Birleşim Bölgeleri

Benzeştirilmiş (ıslak) birleşim bölgeleri için tasarım detayları, birleşim

bölgelerinin prefabrik yapının yapısal performansının yerinde dökme betonarme yapı

davranışına eşdeğer olacak şekilde oluşturulur (Ericson ve Warnes, 1990). Yeni

Zelanda ve Japonya gibi yüksek sismik riskin bulunduğu ülkelerin yönetmeliklerinde

benzeştirilmiş birleşim bölgelerinin kullanılması gerektiği belirtilmiştir (ACI 550.1R,

2001).

Page 30: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

13

Benzeştirilmiş birleşim bölgeleri, U en kesitli kirişlerin birleşimde boşluk

bırakılan kolonlara kolon pas payı içerisinde mesnetlenerek sahada yerinde beton

dökümü ile tamamlanması ile oluşturulabilir (Im ve diğer., 2013). Yaygın olarak

kullanılan bu yöntemle ilgili Park ve Bull (1986), öngermeli kirişlerin yerinde dökme

beton dökümünde kalıp olarak kullanıldığı, benzeştirilmiş üç adet tam ölçekli dış

birleşim bölgesi test etmiştir. Numunelerin ilki yönetmeliklere uygun, ikincisi

sadece düşey yüklere göre tasarlanmıştır. Üçüncü numune yönetmeliğe uygun olup,

U kirişte plastik mafsal bölgesi içinde bir bölgede yerinde dökme betonla, prefabrik

betonda aderanssız bir bölge bırakılmıştır. Testler sonucunda gözlenen hasar modları

ve yapısal performans dikkate alınarak numuneler değerlendirilmiş ve hesap

yöntemleri ile ilgili önerilerde bulunulmuştur (Şekil 2.5).

Im ve diğer. (2013) çalışmasında, U en kesitli 5 adet prefabrik iç kolon - kiriş

birleşim bölgesi numunesinin tersinir-tekrarlı yükler altında testlerini

gerçekleştirilmiştir. Kirişin mesnetlendiği bölgenin uzunluğu, kiriş dayanımı, kabuk

betonunda korniyer kullanılması ve başlıklı donatı kullanımı gibi test parametreleri

ile numunelerin kontrol numunesine göre performanslarının iyileştirilmesi

amaçlanmıştır. Deneyler sonucunda, dört adet prefabrik birleşim numunesinin

birleşimi içerisinde kiriş boyuna donatısında sıyrılma ve kesme çatlaklarının geliştiği

gözlenmiştir. Birleşim bölgesi içinde kirişte devam eden başlıklı donatıların

kullanılması ile aderans kayması azaltılmıştır. Kolon – kiriş birleşiminin etkili

yüksekliğinin arttırılması için kirişin mesnetlendiği bölgenin uzunluğu ve U kiriş

kalınlığının azaltılması gerektiği belirtilmiştir.

Moment aktarabilen kolon - kiriş birleşimlerinin deprem performansının ortaya

konması amacı ile Türk Prefabrik Birliği’ne üye dört firma tarafından uygulanan dış

birleşimler deprem etkilerini benzeştiren tersinir – tekrarlı yüklere maruz olarak test

edilmiştir. Benzeştirilmiş birleşim bölgesi numunesinde, birleşimde yer alan

diyagonal kesme donatıları, kirişin L şeklindeki üst donatı filizine

kaynaklanmaktadır. Alt yüzde kuvvet aktarımı, kiriş alt yüzüne yerleştirilen plaka ile

kolon başlık plakasının kaynaklanması ile sağlanmaktadır. Birleşimde hedeflenen

davranış, birleşimde mafsallaşma oluşmadan kirişteki plastik mafsallaşmanın

Page 31: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

14

oluşması olmasına rağmen erken dayanım azalması ile karşılaşılmıştır. U şeklinde

kiriş üst donatısı kaynaklanıp birleşime etriye eklenerek üretilen yeni birleşim

numunesinde enerji tüketimi açısından iyileştirme sağlanmıştır (Ersoy ve diğer.,

1995).

Şekil 2.5 Benzeştirilmiş birleşim detayı (Park ve Bull, 1986)

SAFECAST Araştırma Projesi kapsamında İ.T.Ü.’de tam ölçekli altı adet

prefabrik, moment aktarabilen, ıslak dış kolon - kiriş birleşim bölgesi numunesinin

tek yönlü ve iki yönlü yükler altında testleri gerçekleştirilmiştir. Çalışmadaki konut

tipi birleşim bölgelerinde, birleşimde boşluk bırakılmaktadır ve kiriş kolon kenarına

mesnetlenip, üst kolon alt kolondan çıkan kılavuz elemanının yardımı ile sabitlenerek

yerinde beton dökümü ile birleşim tamamlanmaktadır. İlk etapta iki yönlü yükler

altında test edilen 2 adet numunede ileri ötelenme seviyelerinde çevrim sıkışması ve

buna bağlı rijitlik kaybında artış gözlenmiştir. Bu sonuçlara dayalı olarak, kiriş

boyuna donatılarında kenetlenme boyu artışı ve donatı çapı azaltılması ile üretilen 2

adet numunede kayma oyulmaları azaltılarak rijitlik azalması için iyileştirme

sağlanmıştır (Karadoğan ve diğer., 2012).

2.4 Kompozit (Islak-Kaynaklı) Moment Aktarabilen Birleşim Bölgeleri

Islak ve kaynaklı kompozit birleşimlerde, pozitif moment genellikle kaynaklı veya

bulonlu birleşimle taşıtılırken, negatif moment yerinde dökme betonla üretilen ıslak

Page 32: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

15

birleşimle taşıtılmaktadır. Ülkemizde prefabrik yapılarda, prefabrik kirişin kolonda

kısa konsoldaki plakaya kaynaklanması, üstte ise ıslak birleşim şeklindeki kompozit

tipte moment aktaran kolon-kiriş birleşim detayı günümüzde de yaygın olarak

kullanılmaktadır. Kenar kolon – kiriş birleşiminde kiriş üstünde ıslak birleşimde kiriş

süreklilik donatılarının kolondaki süreklilik donatısına eklenmesi ise kolondan

bırakılan filizle kiriş üst donatısının kaynaklanması; ya da kolon yüzünde bırakılan

manşona kirişte bu donatının eklenmesi ile mümkün olabilmektedir.

Kompozit kolon – kiriş birleşimlerinin teşkilinde dikkat edilmesi gereken hususlar

aşağıdaki gibi sıralanmıştır (Özmen ve Zorbozan, 2010):

Kullanılan donatıların karbon eşdeğerleri yönetmeliklere uygun olmalıdır,

Kiriş mesnet alt bölgesi ve kolon konsolunda donatının plakaya

kaynaklanması sırasında plakanın buruşmasını önlemek için kaynak

şaşırtmalı olarak çekilmelidir.

Kiriş altındaki plaka ile kısa konsol üstündeki plakanın üst üste gelmesi

gerektiğinden imalat aşamasında plakalar kalıba sabitlenmelidir.

Basınç bloğunun oluşması için tamamlayıcı betonu dökülmeden önce kolon –

kiriş arası grout ile doldurulmalıdır. Kiriş alnında en az 1 cm’lik yuva

bırakılmalıdır,

Üst kat kolon – kiriş birleşimlerinde, kolon donatısının tamamı birleşim

bölgesinde ankraj boyunu sağlayacak şekilde devam ettirilmeli ve bu bölge

etriye ile sarılmalıdır,

Birleşim bölgesinde, kiriş üst mesnet donatısının kolon içindeki uzunluğu

ankraj boyunu sağlamalıdır. Kiriş üstündeki boyu ise en elverişsiz moment

diyagramı alanını sağlayacak şekilde uzatılmalıdır.

Kenar kolonlarda kiriş mesnet üst donatısı L ve U şeklinde olup kolon

boyuna donatısının çevresinden geçirildiğinden yeterli paspayını sağlamak

amacı ile kolonlarda paspayı 2.5 cm değil 4 cm yapılmalıdır.

Kolon – kiriş birleşiminde kiriş üst donatısının tümü kiriş etriyelerinin

içinden geçirilmelidir,

Page 33: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

16

Kiriş üst mesnet donatılarının yerleştirilmesinde donatılar kiriş üstündeki

etriyenin üst kat hizasına kadar kaldırılıp, telle bağlanmalı dolayısıyla

hesaplarda göz önüne alınan faydalı yükseklik azaltılmamalıdır.

Ertaş ve diğer. (2006) tarafından yapılan deneysel çalışma kapsamında, Türkiye

prefabrike endüstrisinde yaygın olarak kullanılan, kiriş alt boyuna donatıların çelik

plaka ile birbirine kaynatılarak, üst donatıların U şeklinde donatının kolonda

bırakılan boşluğa yerleştirilerek ankrajının tamamlandığı ve bu bölgenin beton ile

doldurulması ile oluşturulan kompozit birleşim detayı test edilmiştir (Şekil 2.6).

Kapasite ve enerji tüketme karakteristiği bakımından deprem bölgesinde

kullanılabilirlik performansı sağlayan bu birleşimde kaynaklı tarafın performansı

monolitik sistemle kıyaslandığında daha düşük seviyededir. Bu duruma kaynak

nedeni ile boyuna donatıların mekanik özelliklerinde ortaya çıkan olası bozulmaların

neden olabileceği düşünülmektedir. Montaj aşamasında ıslak birleşimler az miktarda

da olsa kalıp işçiliği içermektedir ve bu durum yapım hızını etkilemektedir.

Kompozit birleşimde kullanılan kaynak ise, ilave olarak kalite kontrol maliyeti

getirmektedir.

Şekil 2.6 Kompozit dış kolon-kiriş birleşim bölgesi numunesi (Ertaş ve diğer., 2006).

Yerinde Dökme Beton

Kaynak

Page 34: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

17

SAFECAST Araştırma Projesi kapsamında İ.T.Ü.’de moment aktarabilen birleşim

bölgeleri tek yönlü ve iki yönlü yükler altında testleri gerçekleştirilmiştir. Prefabrik

betonarme endüstriyel bir yapıyı temsil eden ½ ölçekli 8 adet kompozit birleşim

bölgesi numunesi, kolon, ana taşıyıcı kiriş, tali kirişler, kısa konsollar, döşeme

tablası, tamamlayıcı betonu ve kaynaklı birleşimdeki plakalardan oluşmaktadır.

Deney numuneleri ana kiriş ucuna bağlı hidrolik veren ile yer değiştirme çevrimleri

etkisinde incelenmiştir. Kolona deney süresince eksenel yük taşıma kapasitesinin

yaklaşık olarak % 10’una karşılık gelen sabit bir eksenel kuvvet uygulanmıştır.. İlk

etapta iki yönlü yükler altında test edilen 2 adet numunede kiriş plakasına küt

kaynaklı etriyelerin ve plakaya köşe kaynaklı kiriş alt boyuna donatısının %2

ötelenme oranında koptuğu gözlenmiştir. Numunelerde hasarın birleşime doğru

ilerlediği rapor edilmiştir. Gözlenen hasar modlarına göre revize edilen 2 adet

numunede, etriye çapı arttırılmış ve etriyeler yatay plakaya kaynaklı düşey bir

plakaya köşe kaynakla bağlanmıştır. Kiriş plakasına kaynaklı boyuna donatıların

karbon içerikleri göz önüne alınarak kaynak işçiliğine dikkat edilmiştir. İyileştirilen

numunelerde enerji tüketimi ve süneklikte artış sağlanmıştır ve kiriş boyuna

donatısının %2.5 ve %3 ötelenme oranlarında koptuğu belirlenmiştir. Çalışmada ileri

ötelenme oranlarında, kirişin birleşim bölgesinde oluşan enine ve boyuna donatı

hasarlarının azaltılması için yüksek süneklikli çelik kullanılması ve etriye aralığının

daha da sıklaştırılması gerektiği belirlenmiştir (Karadoğan ve diğer., 2012).

Zermeno ve diğer. (1992) çalışmasında, Şekil 2.7’de verilen, üç adet prefabrik dış

kolon-kiriş birleşiminin tersinir yükler etkisi altındaki davranışını araştırmıştır. Bu

birleşim bölgesi Meksika’da prefabrik endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Numunelerde kiriş üstünde tamamlayıcı beton dökülmekte, kiriş altında yan taraftaki

plakaya kaynaklı donatılarla kirişte sürekliliğin sağlandığı düşünülmüştür. Deney

numuneleri kiriş ucuna bağlı hidrolik veren ile yer değiştirme çevrimleri etkisinde

incelenmiştir. Birleşim bölgesi numunelerindeki benzer hasar modunun, % 1,8

ötelenme oranında plakaya kaynaklı donatıların kopması olduğu rapor edilmiştir

(Rodriguez ve Matos, 2013).

Page 35: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

18

Şekil 2.7 Kaynaklı – ıslak birleşim detayı (Rodriguez ve Matos, 2013).

2.4.1 Donatıların Kaynaklanabilirliği

Prefabrik yapılardaki birleşim bölgelerinde, 25 mm’den daha büyük çaptaki

donatıların bağlantılarında mekanik bağlantılar ya da elektrik ark kaynağı

uygulanarak yapılan bağlantılar kullanılmaktadır. Çelik malzemelerin kaynak

uygulaması yapılarak birleştirilmesi, çeliğin fiziksel özelliklerini değiştirerek gevrek

kırılmasına yol açabilmektedir (ACI 550.2R, 2013).

Donatıların kaynaklanarak bağlantıların oluşturulması sırasında elektrik ark

kaynağı, elektrotun eritilmesi sırasında yüksek miktarda ısı oluşturmakta, bu ısı da

donatı üzerinde ısı tesiri altındaki bölge (ITAB) olarak tanımlanan zayıf bir bölgenin

oluşmasına sebep olmaktadır. Donatıların kaynaklanması için minimum ön ısıtma ve

geçiş sıcaklıkları ana metalin en yüksek karbon eşdeğerine göre göz önüne

alınmalıdır. Analiz sonuçları uygun kaynaklama işlemlerini ve ön ısıtma ile geçiş

sıcaklıklarını belirlenmelidir (ACI 550.2R, 2013).

Donatının kaynaklanabilirliği açısından en önemli parametre karbon eşdeğeri

(Ceq) dir. Karbon eşdeğeri,

Ceq = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15 (2.1)

Page 36: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

19

denklemi ile donatının kimyasal içeriklerine bağlı olarak belirlenmektedir (TS 708,

2010). TS 708 (2010)’da S420 donatı çeliği için karbon oranı üst sınırı (C) % 0.45

olarak verilmiş, ancak karbon eşdeğeri (Ceş) sınırı verilmemiştir. B420 donatı çeliği

için ise karbon oranı üst sınırı % 0.22, karbon eşdeğeri % 0.50 olarak verilmektedir

(Ataköy, 2012). Kaynaklamadaki kalite problemleri ile genellikle karbon içeriği %

0.45’ten fazla donatılarda karşılaşılmaktadır (Rodriguez, 2006). Kompozit kolon-

kiriş bağlantılarının teşkilinde dikkat edilmesinde de gereken hususlardan biri

kullanılan donatıların karbon eşdeğerlerinin yönetmeliklere uygun olmasıdır

(Özmen ve Zorbozan, 2010).

Rodriguez ve Rodriguez (2006) çalışmasında, Meksika’da kullanılan donatıların

mekanik özeliklerine kaynaklamanın etkilerini araştırmıştır. Küt kaynak ve ark

kaynakla doğrudan kaynaklanan farklı çaplardaki donatılar, kopmaya kadar çekme

testine tabi tutulmuştur. Kaynaklamanın donatıların mekanik özeliklerine etkileri küt

kaynaklı donatılarda gerçekleştirilen çekme testleri ile araştırılmıştır. Elektrot tipi,

doğrudan küt kaynağın tipi ve donatıdaki ön ısıtmanın etkileri deney parametreleri

olarak seçilmiştir. 25.4 mm, 31.8 mm ve 38.1 mm çapındaki küt kaynaklı donatıların

kopma anındaki birim deformasyonları belirlenmiştir. Kaynaklı donatıların mekanik

özeliklerini tanımlayan maksimum birim deformasyon, gerilme ve akma gerilmesi

değerleri belirlenmiştir. Kaynaklı donatılarda ısı tesiri altındaki bölge (ITAB)

yakınında gevrek kırılma, uzağında ise sünek kırılma gerçekleşmiştir. Çalışmanın

sonucunda elektrot tipinin donatının kaynaklanmasında etkili olduğu belirlenmiştir.

Ön ısıtma ve donatının düşey konumda kaynaklanması ile iyileştirme sağlamıştır.

Buna göre kaynaklanan donatılarda kopma birim deformasyonunda belirgin bir

azalma olduğu belirlenmiştir (Rodriguez, 2006).

Page 37: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

20

BÖLÜM ÜÇ

DENEYSEL ÇALIŞMA

3.1 Giriş

Ülkemizdeki endüstriyel yapı envanterinin önemli bir bölümünü oluşturan

prefabrik yapılarda, monolitik sistemlerin deprem performansını sağlayabilecek

nitelikte birleşim bölgelerinin geliştirilmesi konusu güncelliğini korumaktadır. Bu

birleşimler tek katlı endüstriyel yapıların yanı sıra ülkemizde çok katlı prefabrik

yapılarda da uygulanmaya başlamıştır. Çalışmanın amacı, ülkemizdeki endüstri tipi

prefabrik yapılarda yaygın olarak kullanılan kompozit (ıslak-kaynaklı) moment

aktarabilen iç kolon-kiriş birleşim bölgelerinin depremi benzeştiren yükler altındaki

performansının deneysel olarak araştırılması ve olası hasar modlarının belirlenerek

iyileştirme önerilerinin sunulmasıdır.

Deprem Yönetmeliği’nde, prefabrik yapılardaki kaynaklı bağlantılarda deprem

yükünün 2.0 katsayısı ile artırılarak bağlantı hesaplarının yapılması gerekliliği

belirtilmiştir. Deneysel çalışmada, yönetmelikte belirtilen kaynak katsayısının

parametre olarak dikkate alınması öngörülmüştür. Kaynaklamayı etkileyen diğer

parametreler ise donatının karbon oranı ve elektrot tipi olarak göz önüne alınmıştır.

Elektrotların seçimi, kaynaklama işlemi sırasında donatı-plaka bağlantılarında

dayanıma doğrudan etki ettiğinden oldukça önemlidir. Bununla beraber, literatürde

yer alan çalışmalar incelendiğinde, kompozit birleşim bölgelerinde donatı-plaka

kaynağının yakınındaki bölgede, donatıda gelişecek maksimum birim

deformasyonların numune davranışını belirlediği belirlenmiştir. Hedeflenen göreli

kat ötelenme oranlarından önce donatının kopmasını önlemek için kaynak bitiminden

itibaren donatı ile beton arasındaki aderansın bir bölgede bozularak maksimum birim

deformasyonların azaltılması amaçlanmıştır.

Deneysel çalışmalar, D.E.Ü. Yapı Mühendisliği Laboratuarı’nda

gerçekleştirilmiştir. Çalışma, D.E.Ü. Bilimsel Araştırma Projeleri (K.B.-FEN 019

no’lu proje ile) ve Türkiye Prefabrik Birliği tarafından desteklenmiştir. Monolitik ve

Page 38: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

21

prefabrik numuneler Dere Prefabrik üretim tesislerinde hazırlanmıştır. Prefabrik

numunelerin montajı D.E.Ü. Yapı Mühendisliği Laboratuarı’nda gerçekleştirilmiştir.

3.2 Aderans Bozulması Yaklaşımı

Ard-germeli birleşimlerde, boru içerisine alınan ve etrafında harç bulunan

yumuşak donatıların sıyrılma davranışı betonarme kesitlerden farklı gelişmektedir.

Ard-germeli birleşimlerde, hedeflenen göreli kat ötelenme oranından önce kiriş

boyuna donatısında kopma gerçekleşebilmektedir. Erken kopmayı önlemek için

donatı bir kılıf içerisine yerleştirilerek aderans bozulması uygulanır. Bu

uygulamanın, birim deformasyonların bir bölgede yığılmadığı ve donatıdaki en

büyük birim şekil değiştirmeye daha büyük kesit dönmeleri ile ulaşılabildiği

gerçekleştirilen deneysel çalışmalarla gösterilmiştir (Cheok ve Stone, 1994). Ertaş

(2005) ve Atalay (2010), ard-germeli kolon-kiriş birleşimlerinin tersinir-tekrarlı

yükler altındaki davranışını incelemiştir. Bu çalışmalarda, Şekil 3.1’de görüldüğü

gibi düşük göreli kat ötelenme seviyelerinde donatıların kopmasını engellemek için

birleşim bölgesinde, kiriş alt ve üst boyuna donatılarında aderans bozulma boyu (Lab)

bırakılmıştır.

Şekil 3.1 Ard-germeli birleşimlerde yumuşak donatıda aderans bozulma boyunun bırakılması (Atalay,

2010).

Page 39: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

22

Aderans bozulma boyunun tespiti, birleşim bölgesi davranışı açısından oldukça

önemlidir (Cheok ve Stone, 1996). Cheok ve diğer. (1994), aderans bozulma

boyunun gerekenden kısa olması halinde, birleşim bölgesinin sağlaması gereken

göreli kat ötelenme oranlarına ulaşılamadan donatıların kopabileceğini, belirlenen

boyun gerekenden uzun olması durumunda ise donatıların akmayacağını, enerji

tüketme kapasitesinde belirgin bir azalmanın oluşacağını belirtmiştir. ACI 550.2R-

13’de aderans bozulma boyunun (Lab) 100-200 mm veya kiriş boyuna donatı çapına

(db) bağlı olarak, 4db - 8db aralığında değerler alabileceği belirtilmektedir. Pampanin

ve diğer. (2001) tarafından yapılan çalışmada aderans bozulma boyunu monolitik

kiriş analojisini temel alan moment-dönme analizi ile donatı akma dayanımına bağlı

olarak hesaplanmıştır.

ACI 374.1.05’e göre, birleşim bölgesi numunelerinin sağlaması gereken göreli kat

ötelenme oranı alt limiti % 3.5’tur. Buna göre aderans bozulma boyu, deneylerde

birleşim bölgesinin % 4 göreli kat ötelenme oranında, donatıda kopma birim şekil

değiştirmesine ulaşıldığı varsayımı ile hesaplanmıştır. Aderans bozulma boyunun

hesap adımları aşağıda verilmektedir.

3.2.1 Hedeflenen Ötelenme Oranındaki Eğriliğin Belirlenmesi

Kolon-kiriş birleşim ara-yüzünde kirişte gelişen etkili dönme (θb),

(3.1)1

bch

L

şeklinde hesaplanabilir. Bu denklemde, hc, kolon en kesit yüksekliği, L, kiriş

açıklığı ve θ, göreli kat ötelenme oranıdır. Monolitik kiriş analojisine göre,

monolitik kirişle prefabrik kiriş uçlarındaki yer değiştirmelerin elastik ötesi kısımları

eşitlenebilir (Pampanin ve diğer., 2001). Buna göre prefabrik kirişte etkili kesit

dönmesi (θb);

2( )1 ( 0.5 ) (3.2)

3y bn p

b u p bn pbn

L LL L L

L

Page 40: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

23

ifadesi ile belirlenebilir. Burada; Lbn, momentin sıfır olduğu büküm noktalarından

çıkarılan kirişin net açıklığı, Lp, kiriş uçlarındaki plastik mafsal boyu (Lp=0.5hk) , ∅y,

akma eğriliği ve ∅u maksimum eğriliktir. (3.1) ve (3.2) denklemleri eşitlenerek

kesitteki maksimum eğrilik (∅u) elde edilir.

3.2.2 Boyuna Donatının Maksimum Birim Deformasyonu ve Toplam Uzamasının

Belirlenmesi

Priestley (2000), performansa dayalı sismik tasarımda, burkulma ve düşük

çevrimli yorulma etkilerinin azaltılabilmesi için boyuna donatıda gelişecek

maksimum birim deformasyonun (εsm) kopma birim deformasyonuna (εsu) bağlı

olarak,

0.6 (3.3)sm su

ile sınırlandırılmasını önermiştir. Boyuna donatının kopma anında ulaşacağı

maksimum birim deformasyon (εsm),

4143 0.5 0.004 (3.4)

100

h

bsm cc su cc

sd ve

denklemi ile de belirlenebilir (Restrepo, 2012). Burada sh, etriye aralığı, db, kiriş

boyuna donatı çapı ve εcc beton birim kısalmasıdır. Denklem (3.4)’de donatıda

gelişebilecek maksimum birim deformasyon (εsm) hesaplanır ve hedeflenen ötelenme

oranında maksimum birim deformasyona bağlı olarak tarafsız eksen (c),

(3.5)( )

smu d c

denkleminden çekilerek elde edilebilir. Burada d kirişin faydalı yüksekliği, ϕu kirişte

gelişecek maksimum eğriliktir.

Pampanin ve diğer. (2001), ard-germeli birleşimlerde yumuşak donatının toplam

uzama miktarını (Δms), kolon-kiriş ara-yüzünde gelişen ara-yüz çatlaklarına bağlı

Page 41: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

24

olarak ifade etmiştir. Buna göre kirişin faydalı yüksekliği (d), kirişin etkili kesit

dönmesi (θb), tarafsız eksen derinliği (c) olmak üzere Şekil 3.1’de verilen kirişin

boyuna donatısındaki toplam uzama miktarı (Δms);

( ) (3.6)ms b d c

ile hesaplanabilir. Buna göre donatıdaki toplam uzama miktarı (Δms);

(3.7)smms b

u

ile ifade edilebilir.

3.2.3. Aderans Bozulma Boyunun Belirlenmesi

Betonarme yapılarda birleşim bölgelerinde, kiriş ve kolon eleman uçlarında kesit

dönmelerine neden olan etkilerden biri de ankraj deformasyonlarıdır. Ankraj

deformasyonları, donatıdaki birim deformasyon penetrasyonundan kaynaklanmakta

olup sayısal analizlerde ihmal edilmesi elemanların uç kesit dönmesi değerlerinin

düşük tahmin edilmesine neden olabilmektedir (Zhao ve Sritharan, 2007). Ankraj

deformasyonları, birleşim bölgesi içinde eğriliğin sabit olduğu uzunluk için

tanımlanmaktadır. Ankraj deformasyon boyu (Lsp),

0.022 (3.8)sp yk bL f d

ifadesi ile hesaplanabilir (Priestley ve diğer., 2007). Burada fyk (MPa): donatının

akma dayanımı ve db (mm): boyuna donatı çapıdır. Temel-kolon birleşimleri için

verilen (3.8) denkleminin, kolon-kiriş birleşimlerinde de geçerli olduğu

varsayılmıştır. Boyuna donatı için hesaplanan toplam uzama miktarı, aderans

bozulma boyu (Lab) ile ankraj deformasyon boyu (Lsp) toplamından oluşan bölge

içerisinde gerçekleşmektedir. Buna göre donatıdaki birim deformasyon,

(3.9)mssm

sp abL L

Page 42: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

25

şeklinde ifade edilebilir. (3.7) denklemi, (3.9) denkleminde yazıldığında, aderans

bozulma boyu (Lab),

(3.10)bab sp

u

L L

ile ifade edilebilir.

3.3 Deney Numuneleri

Çalışma kapsamında, Deprem Yönetmeliği’ne uygun projelendirilmiş çok katlı bir

prefabrik alışveriş merkezi yapısının zemin katındaki iç kolon – kiriş birleşimi göz

önüne alınmıştır. Prefabrik yapının yüksekliği 4,6 m, açıklıkları ise 7,5 m’dir. Deney

numuneleri güçlü kolon-zayıf kiriş tasarım felsefesine göre tasarlanmıştır. Deney

numunelerinin betonarme hesapları Ek-A’da yer almaktadır.

Deney numunesi olarak seçilen iç kolon-kiriş birleşim bölgesi, çerçeve sistemin

deprem yükleri altında kolon ve kirişin orta bölgelerinde oluşan moment sıfır

noktaları arasında kalan iç birleşim bölgesinin çıkarılması ile elde edilmiştir.

Monolitik (kontrol) ve prefabrik iç kolon-kiriş birleşim bölgesi numuneleri

laboratuar imkânları dikkate alınarak ½ ölçekli olarak seçilmiştir. ACI 374.1’de

deney numuneleri için minimum 1/3 ölçek dikkate alınabileceği belirtilmiştir (ACI

374.1-05, 2005). Buna göre, kiriş en kesit boyutları 300 mm genişlik ve 500 mm

yükseklik; kare kesitli kolon boyutları ise 400 mm x 400 mm’dir. Numunelerde kısa

konsol boyu kaynak katsayısına bağlı olarak 300 ve 450 mm olarak belirlenmiştir.

Monolitik numunede kesme açıklığı / faydalı yükseklik (a/d) oranı 3,45’dir.

Prefabrik numunelerin kesme açıklığı kiriş mesneti ile kısa konsol ortasındaki

uzaklık olarak dikkate alınmıştır. Prefabrik numunelerde kesme açıklığı / faydalı

yükseklik (a/d) oranları 3 ve 3,15’tir. a/d oranlarının düşük olmasının nedeni

prefabrik birleşim bölgelerinde kesme etkilerinin dikkate alınmasıdır.

Çalışmanın ilk kısmında, monolitik N0 numunesi ile Deprem Yönetmeliği’ne göre

kaynak katsayısı 2,0 alınarak tasarlanan iki adet prefabrik birleşim bölgesi (N1 ve

Page 43: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

26

N2) numuneleri test edilmiştir. N1 ve N2 numuneleri için karbon oranı ve aderans

bozulma boyu deney parametreleridir.

Çalışmanın ikinci kısmında, kaynak katsayısının azaltılarak 1,2 alındığı üç adet

prefabrik birleşim bölgesi numunesi (N3, N4 ve N5) test edilmiştir. N3 ve N4

numunelerinde elektrot tipi deney parametresidir. Elektrotlar rutil elektrot (E38) ve

bazik elektrot (E42) olmak üzere yaygın olarak kullanılmaktadır (TS EN 2560,

2013). N5 numunesinde ise N1-N4 numune testleri ışığında iyileştirme önerileri

sunulmuştur.

Tablo 3.1’de numunelerde göz önüne alınan deney parametreleri verilmektedir.

Kaynak katsayısı (α), kesme açıklığı/faydalı yükseklik (a/d), kiriş enine donatı oranı

(ρw), etriye aralığı/boyuna donatı çapı (sh/db) ve aderans bozulma boyu (Lab) Tablo

3.1’de verilmiştir. Bununla beraber, donatının kaynaklanabilirliğinde etkili olan

karbon eşdeğeri (Ceq), karbon oranı (C) ve elektrot tipi de tabloda verilmektedir.

Tablo 3.1 Deney numunelerinin özellikleri ve deney parametreleri

Numune α a/d ρw

(%) sh/db

Lab

(mm)

Elektrot

tipi

Donatı

sınıfı

C

(%)

Ceq

(%)

N0 - 3,45 0,52 5,55 - - B420C 0,20 0,37

N1 2,0 3,0 0,52 5,55 - E42 S420 0,31 0,491

N2 2,0 3,0 0,52 5,55 93 E42 B420C 0,194 0,352

N3 1,2 3,15 0,52 5,55 - E38 B420C 0,20 0,37

N4 1,2 3,15 0,52 5,55 - E42 B420C 0,196 0,348

N5 1,2 3,15 1,0 4,2 180 E42 B420C 0,19 0,348

3.3.1 N0 Numunesi

N0 numunesi, monolitik kontrol numunesi olup Deprem Yönetmeliği ve TS 500’e

göre tasarlanmıştır. Kolonda boyuna donatı oranı % 2,8 olup, kirişte çekme ve basınç

Page 44: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

27

donatısı oranları % 0,55’tir. Etriye aralığı kolonda 80 mm, kirişte ise 100 mm’dir. N0

numunesinin boyutları ile kolon ve kiriş en kesitleri Şekil 3.2’de verilmektedir. N0

numunesi güçlü kolon-zayıf kiriş tasarım felsefesine göre boyutlandırılmıştır.

Şekil 3.2 N0 numunesi boyutları ve (a) Kiriş en kesiti, (b) Kolon en kesiti

3.3.2 N1 ve N2 Numuneleri

N1 ve N2 prefabrik numunelerinde kaynaklı bağlantı hesaplarında Deprem

Yönetmeliği’ne uygun olarak kaynak katsayısı 2,0 alınmıştır. Bu sebeple N1 ve N2

numunelerinde oluşturulması gerekli kaynak alanı, kiriş alt boyuna donatısında

akmanın geliştiği andaki kuvvet değerinin iki katı alınarak hesaplanmıştır. Kolonda

boyuna donatı oranı % 2,8 olup, kirişte çekme ve basınç donatısı oranları % 0,55’tir.

Etriye aralığı kolonda 80 mm, kirişte ise 100 mm’dir. N1 ve N2 birleşim bölgesi

numuneleri ile kolon ve kiriş en kesitleri Şekil 3.3’de verilmektedir. Kısa konsol

boyu, donatı-plaka kaynak hesaplarına göre 450 mm olarak hesaplanmıştır. Kesme

açıklığı kiriş mesneti ile kısa konsol ortasındaki mesafe (1375 mm) olarak alınmıştır.

Kesme açıklığı/faydalı yükseklik (a/d) oranı 3’tür.

Page 45: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

28

(a) (b) (c)

Şekil 3.3 N1 ve N2 birleşim bölgesi numunesi ve (a) Kiriş (b) Kolon ve (c) Kısa konsol en kesiti

Prefabrik numunelerin montajı D.E.Ü. Yapı Mühendisliği Laboratuarı’nda

gerçekleştirilmiştir. Prefabrik numunelerin üretim aşamaları Ek-B’de verilmektedir.

Montaj aşamasında:

Kirişler kısa konsola mesnetlenerek kirişteki plaka, kısa konsol üstündeki

plakaya kaynaklanmıştır.

Kuvvetlerin birleşime aktarılabilmesi için kolon-kiriş birleşim ara-yüzündeki

boşluk rötresiz harç ile kapatılmıştır.

Kiriş ve birleşim üzerindeki kısım kalıba alınarak tamamlayıcı (topping)

beton dökümü yapılmıştır (Şekil 3.4).

N1 ve N2 numunelerindeki ana değişken, kiriş boyuna donatılarındaki karbon

oranıdır. Kiriş boyuna donatılarının kimyasal içeriği KOSGEB/İzmir

laboratuarlarında gerçekleştirilen spektrometrik analizler ile belirlenmiştir. N1

numunesinde donatının karbon oranı (C) % 0.31 olarak belirlenmiş, dolayısıyla bu

Page 46: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

29

numune donatılarının karbon oranı TS 708’de S420 donatı çeliği için verilen

koşulları sağlamıştır. N2 numunesinde ise, donatının karbon oranı % 0.19 ve karbon

eşdeğeri % 0.46 olarak belirlenmiş, TS 708’de B-420 C donatı çeliği için verilen

koşulları sağlamıştır.

Şekil 3.4 Prefabrik birleşim bölgesi numunelerinin montajı

N1 ve N2 numunelerindeki tüm kaynaklarda, 3,25 mm çapında E7018 kaynak

elektrotu (bazik elektrot) kullanılmıştır. Şekil 3.5a ve 3.5b’de N1 ve N2 numuneleri

için PL-1 plaka detayı ve Şekil 3.6’da ise donatı-plaka detayları verilmiştir. N2

numunesinin, kiriş alt boyuna donatısında kaynak bitiminden itibaren belirli bir

bölgede aderans bilinçli olarak bozulmuştur (Şekil 3.4b). SAFECAST Araştırma

Projesi kapsamında İTÜ’de gerçekleştirilen testlerde (Karadoğan ve diğer., 2012),

etriyelerin küt kaynak yerine yardımcı bir düşey plakaya (PL-2) kaynaklanmasının

numunelerin davranışını oldukça olumlu yönde etkilediği görüldüğünden N1 ve N2

numunelerinin oluşturulması sırasında da Şekil 3.6’da görülen boyuna donatı-plaka

ve etriye-plaka kaynak detayları kullanılmıştır. Aderans bozulma boyu 92 mm olarak

hesaplanmış ve bu bölgedeki donatının nervürlü kısmı cam macunu ile doldurulup

üzerine plastik kılıf konularak sağlanmıştır (Şekil 3.7)

Page 47: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

30

(a) (b)

Şekil 3.5 PL1 plaka detayı (a) N1numunesi, (b) N2 numunesi

Şekil 3.6 N1 ve N2 numunelerinde donatı-plaka, etriye-plaka kaynak detayı

Şekil 3.7 N2 numunesinde donatı-plaka kaynak bitiminden itibaren aderans bozulma boyunun

bırakılması

Page 48: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

31

3.3.3 N3 ve N4 Numuneleri

N3 ve N4 prefabrik numunelerinde kaynaklı bağlantı hesaplarında kaynak

katsayısı 1,2 alınmıştır. Numunelerde oluşturulması gerekli kaynak alanı, kiriş alt

boyuna donatısında akmanın geliştiği andaki kuvvet değerinin 1,2 katı alınarak

hesaplanmıştır. Kolonda boyuna donatı oranı % 2,8 olup, kirişte çekme ve basınç

donatısı oranları % 0,55’tir. Etriye aralığı kolonda 80 mm, kirişte ise 100 mm’dir. N3

ve N4 numunelerinin boyutları Şekil 3.8’de verilmektedir.

Şekil 3.8 N3, N4 ve N5 numunelerinin boyutları

Kısa konsol boyu, donatı-plaka kaynak hesaplarına göre 300 mm olarak

hesaplanmıştır. Kesme açıklığı kiriş mesneti ile kısa konsol ortasındaki mesafe (1450

mm) olarak alınmıştır. Kesme açıklığı/faydalı yükseklik (a/d) oranı 3,15’dir. N3

numunesindeki kaynaklarda 3.25 mm çapında E38 kaynak elektrotu (rutil elektrot)

kullanılmıştır. N4 numunesindeki kaynaklarda ise 3,25 mm çapında E42 kaynak

elektrotu (bazik elektrot) kullanılmıştır. N3 ve N4 numunelerinin kiriş ve kolon en

kesitleri Şekil 3.9’da verilmektedir.

Page 49: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

32

(a) (b)

Şekil 3.9 N3 ve N4 numunelerinin (a) Kiriş, (b) Kolon en kesit boyutları

3.3.4 N5 Numunesi

N5 numunesi, N4 numunesi ile eleman boyutları açısından benzerdir (Şekil 3.10).

N1-N4 numune testleri sırasında kiriş alt boyuna donatısının tersinir-tekrarlı yükler

etkisi ile burkulduğu gözlenmiştir. Bununla beraber, boyuna donatının burkulmasını

etkileyen temel faktörün etriye aralığı/boyuna donatı çapı (sh/db) oranı olduğu önceki

deneysel çalışmalarda belirlenmiştir (Monti ve Nuti, 1992; Restrepo ve diğer.,1994;

Rodriguez ve diğer., 1999).

N1-N4 numunelerinde kirişte etriye aralığı/boyuna donatı çapı (sh/db) oranı

5,55’dir. N5 numunesinde kiriş alt boyuna donatısındaki burkulmanın azaltılabilmesi

için iyileştirme önerileri yapılmıştır. İyileştirme önerileri aşağıdaki gibi sıralanabilir:

N5 numunesinde etriye aralığının azaltılması ile etriye aralığı/boyuna donatı

çapı (sh/db) oranı 4,2 alınmıştır.

Kiriş alt orta boyuna donatısının burkulmasını önlemek için çiroz

konulmuştur.

Boyuna donatıda burkulmayı önlemek için burkulmanın gelişebileceği

bölgeye çelik kılıf konmuştur. Çelik kılıfın uzunluğu 10db = 180 mm olarak

alınmıştır.

Çelik kılıf konulması ile aderans bozulması gerçekleştirilmiştir ve maksimum

gerilmelerin azaltılması amaçlanmıştır (Şekil 3.11).

Page 50: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

33

(a) (b)

Şekil 3.10 N5 numunesinin (a) Kiriş, (b) Kolon en kesit boyutları

Şekil 3.11 N5 numunesinde çelik kılıf kullanılarak aderans bozulma boyu bırakılması

N3, N4 ve N5 prefabrik numunelerinde B420 C sınıfı donatı çeliği kullanılmıştır.

Şekil 3.12a ve 3.12b’de numuneler için PL-1 plaka detayı ve Şekil 3.13’de ise

donatı-plaka ve etriye-plaka detayları verilmiştir.

Page 51: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

34

(a) (b)

Şekil 3.12 PL1 plaka detayı (a) N3, N4 numuneleri, (b) N5 numunesi

Şekil 3.13 N3 ve N4 numunelerinde donatı-plaka, etriye-plaka kaynak detayı

3.4 Malzeme Özellikleri

3.4.1 Beton

Prefabrik sektöründe tercih edilen beton basınç dayanımı yaklaşık olarak 40 MPa

değerlerini almaktadır. Kolon-kiriş birleşim bölgesi numunelerinde hedeflenen beton

basınç dayanımı 35 MPa olup, maksimum agrega çapı 22 mm’dir. Beton karışım

oranları Tablo 3.2’de verilmektedir. Birleşim bölgesi numunelerinin beton basınç

dayanımları, deney günü test edilen küp numunelerin ortalama basınç dayanımları

silindir numune dayanımına çevrilerek elde edilmiştir. Buna göre prefabrik kiriş

elemanlar için ortalama 40 MPa; kolon elemanlar için ortalama 45 MPa basınç

dayanımı belirlenmiştir. Tamamlayıcı beton için hedeflenen beton basınç dayanımı

30 MPa olup, küp numunelerin ortalama basınç dayanımları silindir numune

dayanımına çevrilerek 35 MPa olarak belirlenmiştir. Kolon ve kiriş ara yüzüne yakın

Page 52: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

35

2 cm’lik kısım rötresiz harç ile doldurulmuştur. Harç karışım oranları Tablo 3.3’de

verilmektedir.

Tablo 3.2 Beton karışım oranları

Malzeme Miktar (kg/m3)

Çimento CEM II 42.5R 330

Su 152

Akışkanlaştırıcı katkı 3,30

Kırmataş tozu (0-3) 1007

Kırmataş tozu (4-16) 481

Kırmataş tozu (11,2-22) 501

Uçucu Kül 70

Tablo 3.3 Rötresiz harç karışım oranları

Malzeme Miktar

(kg/dm3)

Rötresiz harç miktarı 2,2

Su 0,25

3.4.2 Donatı çeliği

Monolitik ve prefabrik tüm numunelerde kullanılan ϕ10, ϕ18 ve ϕ22 donatı

çeliklerinin çekme testleri D.E.Ü. Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü’nde

gerçekleştirilmiştir. Kolon ve kirişte boyuna donatı oranı sırasıyla % 2,8 ve % 0,55

olup, kirişte alt ve üst sıralara ϕ18 donatı yerleştirilmiştir. Donatıların çekme testleri

ile belirlenen karakteristik değerleri Tablo 3.4’de verilmiştir. Kullanılan donatı

çeliklerinin gerilme-birim şekil değiştirme grafikleri Şekil 3.14-16’da verilmektedir.

Tablo 3.4 Donatı çeliği örneklerinin çekme testi altında elde edilen değerleri

Donatı fy (MPa) εy fu (MPa) εu ϕ10 485 0.0025 589 0,12 ϕ18 461 0.0024 596 0,12 ϕ 22 490 0.0024 600 0,11

Page 53: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

36

Şekil 3.14 ϕ10 donatısının gerilme-birim şekil değiştirme eğrisi

Şekil 3.15 ϕ18 donatısının gerilme-birim şekil değiştirme eğrisi

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20

100

200

300

400

500

600

700

Birim şekil değiştirme (mm/mm)

Ger

ilme

(MPa

)

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0.220

100

200

300

400

500

600

700

Birim şekil değiştirme (mm/mm)

Ger

ilme

(MP

a)

Page 54: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

37

Şekil 3.16 ϕ22 donatısının gerilme-birim şekil değiştirme eğrisi

3.5 Test Kurulumu

Monolitik ve prefabrik birleşim bölgesi numunelerinin testleri D.E.Ü. Yapı

Mühendisliği Laboratuarı’nda gerçekleştirilmiştir. Deney numunelerinin sistem

içerisindeki konumu Şekil 3.17’de verilmektedir. Birleşim bölgesi numuneleri, Şekil

3.18’de görülen ACI 374.1.05’e uygun şekilde oluşturulan deney düzeneği üzerine

yerleştirilerek test edilmiştir.

Kolon altında yer alan metal plaka yükleme doğrultusunda mafsallı olup, güçlü

çelik çerçeveye bağlanmıştır. Kiriş elemanların serbest uçları, uygulanan tepe yükü

doğrultusunda serbestliği bulunan pandül ayaklar üzerine mesnetlenmiştir. Kolon

elemana, deney süresince eksenel yük kapasitesinin % 10’u düzeyindeki basınç yükü

uygulanmıştır.

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.140

100

200

300

400

500

600

700

Birim şekil değiştirme (mm/mm)

Ger

ilme

(MPa

)

Page 55: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

38

Şekil 3.17 Deney numunesinin sistem içerisindeki konumu

Şekil 3.18 Deney düzeneğinin genel görünümü: (1)Eksenel yükleme çerçevesi, (2) Hidrolik kriko, (3)

Mafsal, (4) Hidrolik veren, (5) Yük hücresi, (6) Referans çerçeve, (7) Pandül ayak, (8) Yük hücresi,

(9) Sabit mesnet, (10) Düzlem dışı çerçeve, (11) Çelik çerçeve

1

10

5 3

8 8 7

2

9

6

7

4 11

Page 56: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

39

3.6 Test Yöntemi

Kolon – kiriş birleşim bölgesi testleri ACI 374.1-05 ‘te verilen minimum şartları

sağlayacak şekilde gerçekleştirilmiştir. Buna göre;

Test modülündeki birleşim numuneleri prototip yapı içerisindeki yük aktarım

mekanizmalarını benzeştirebilecek şekilde en az 1/3 ölçekli olmalıdır,

Test modülüne beklenen deprem etkileri altındaki kat ötelenme oranlarına

bağlı yer değiştirme- kontrollü çevrimler uygulanmalıdır (Şekil 3.19),

Her kat ötelenme oranına karşılık gelen yer değiştirme üç kez tam çevrim

sağlayacak şekilde uygulanmalıdır,

Ardışık kat ötelemeleri arasındaki oran 1,25 den az, 1,5 ‘ten fazla olmamalıdır,

Başlangıç ötelenme oranları numunenin lineer elastik bölgede kalmasını

sağlayacak şekilde seçilmelidir,

Testler, kademeli olarak artan yükleme ile en az % 3,5 kat ötelenme oranına

kadar devam ettirilmelidir.

Şekil 3.19 Kolon – kiriş birleşimine tepe yer değiştirmesi uygulanması (Lee ve diğer., 2009)

Page 57: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

40

Birleşim bölgesi numunelerinde, yer değiştirmeler kolon tepe ucuna tersinir-

tekrarlı üçer adet tam çevrim olarak, ACI 374.1.05’e uygun, ötelenme oranları

cinsinden uygulanmıştır (Şekil 3.20). Ötelenme oranları, net tepe yer değiştirmesinin,

kolon üst ucu-mafsal arası mesafeye (2310 mm) bölünmesi ile elde edilmektedir.

Deneylerin, numunelerin elastik ötesi davranışlarının ortaya konabilmesi amacı ile %

5 göreli kat ötelenme oranına kadar sürdürülmesi hedeflenmiştir.

Şekil 3.20 Yükleme profili (Ertaş, 2005)

3.7 Ölçerlerin Yerleşimi

3.7.1 Yerdeğiştirme Ölçerler

Deney süresince kirişte plastik mafsal bölgesi yakınında gelişecek

deformasyonların izlenebilmesi amacıyla yerdeğiştirme ölçerler (LVDT)

kullanılmıştır. Çalışmada, TWL marka DC tip yerdeğiştirme ölçerler kullanılmıştır.

Yükleme sistemine dik belirli aralıklarla kirişlere epoksi ile metal çubuklar

yerleştirilmiş (Şekil 3.21a) ve bu çubuklar arasına Şekil 3.21b’de görülen yer

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90-6

-4

-2

0

2

4

6

5

3

1

-1

-3

-5

Öte

lenm

e or

anı

[%]

Adım

5.0

4.03.50

2.75

2.201.75

1.401.0

0.750.500.350.250.200.15

Page 58: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

41

değiştirme ölçerler yerleştirilmiştir. Numunelerde birleşim bölgesinde 12 adet yer

değiştirme ölçer ve kiriş uçlarına birer adet, kolon üst ucuna 2 adet ipli sensör

yerleştirilmiştir. Birleşim paneline birleşimde gelişebilecek kayma

deformasyonlarının belirlenebilmesi amacı ile 2 adet yerdeğiştirme ölçer

yerleştirilmiştir.

(a) (b)

Şekil 3.21 (a) Epoksi esaslı yapıştırıcılar ile ekilen metal çubuklar, (b) Yer değiştirme ölçerlerin

yerleşimi

3.7.2 Gerinim Pulları

Deneyler sırasında donatıdaki birim deformasyonların belirlenmesi amacı ile Şekil

3.22 ve 3.23’de görülen gerinim pulları prefabrik ve monolitik kolon – kiriş birleşim

bölgesi numunelerindeki kritik kesitlere yerleştirilmiştir. Çalışmada, TML marka

FLA 10-11 tipi, % 15 birim deformasyon kapasitesine sahip 120 Ω gerinim pulları

kullanılmıştır. Gerinim pulları veri toplama sistemine çeyrek köprü tamamlama

kabloları ile bağlanmıştır.

3.8 Veri Toplama Sistemi

Yer değiştirme, şekil değiştirme ve yük ölçümleri Şekil 3.24’de verilen 5 adet

TDG Testbox 1001 veri toplama sistemi ile gerçekleştirilmiştir. TestlabBasic

yazılımı kullanılarak toplam 40 adet kanaldan 125 ms aralıklarla veri kaydedilmiştir.

Page 59: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

42

Şekil 3.22 Prefabrik numunelerde gerinim pullarının yerleşimi

Şekil 3.23 Monolitik (N0) numunede gerinim pullarının yerleşimi

Ana donatı 3ϕ18 Ana donatı 3ϕ18

Page 60: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

43

Şekil 3.24 Gerinim pullarının ve yer değiştirme ölçerlerin veri toplama sistemine bağlanması

Page 61: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

44

BÖLÜM DÖRT

DENEY SONUÇLARI

4.1 Monolitik Numune (N0)

Monolitik (N0) numunede hasarlar birleşim bölgesinde ve kiriş uçlarında

yoğunlaşmıştır. % 0,25 ötelenme oranına kadar numune davranışı elastik düzeyde

kalmıştır. % 0,25 ötelenme oranının ilk çevriminde, K1 kirişinde ilk eğilme çatlakları

kolon yüzünden 20 cm ötede, oluşmuştur. Kolon-kiriş birleşim ara yüzündeki ilk

çatlak % 0,25 ötelenme oranının ilk çevriminde, % 0,35 ötelenme oranında K2

kirişinde gelişmiştir. Kolon-kiriş birleşiminde ilk kılcal çatlak % 0,75 ötelenme

oranında, oluşmuştur. Kiriş boyuna donatılarında deney süresince gerinim pulları

(Şekil 3.22) ile ölçülen birim deformasyonlar Şekil 4.1’de verilmektedir. Buna göre,

birleşim bölgesinde kiriş uçlarında, boyuna donatıları % 1,0 ötelenme oranında akma

birim deformasyonuna ulaşmıştır. % 1,4 ötelenme oranına kadar birleşimdeki

diyagonal çatlakların sayısında artış gözlenmiştir. % 2,2 ötelenme oranında kiriş

üstünde betonda ezilmeler gelişerek % 2,75 ötelenme oranında K1 kirişi alt yüzünde

kabuk betonunda dökülme görülmüştür. % 3,5 ötelenme oranında birleşimde, kolon

köşelerinde kabuk betonunda dökülmeler meydana gelmiştir. Şekil 4.2’de numunede

deney süresince gelişen hasarlar verilmektedir. %2,75 ve % 5,0 ötelenme oranlarında

numunedeki hasarlar Şekil 4.3 ve 4.4’de görülmektedir.

Şekil 4.1 N0 numunesinde kirişte boyuna donatılarının birim deformasyonları

0x 10

4

-0.005

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

Birim

def

orm

asyo

n

Ötelenme Oranı

SG7SG8SG9

% 1.75% 1.4 % 2.20% 2.75 % 3.50 % 4.0 % 5.0

Page 62: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

45

Şekil 4.2 N0 numunesinde deney süresince gelişen hasar dağılımı

Şekil 4.3 N0 numunesinin % 2,75 ötelenme oranındaki hasar durumu

K1 K2

Page 63: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

46

Şekil 4.4 N0 numunesinin % 5,0 ötelenme oranındaki hasar durumu

N0 numunesinin tepe yükü-tepe ötelenme oranı ilişkisi Şekil 4.5’de verilmektedir.

İtme ve çekme yönlerinde maksimum dayanıma % 1,75 ötelenme oranında

ulaşılmıştır. İleri ötelenme seviyelerindeki davranışın gözlenmesi amacıyla monolitik

numunenin testi % 5,0 ötelenme oranına kadar devam ettirilmiştir. Numune

birleşiminde kiriş boyuna donatılarının sıyrılması nedeni ile % 2,75 ötelenme oranı

sonrasındaki ötelenme oranlarında çevrim sıkışması (pinching) gelişmiştir. Bu durum

özellikle rijitlikte ve enerji tüketiminde belirgin bir azalmaya neden olmaktadır.

Numune dayanımında % 4,0 ötelenme oranına kadar % 20 oranında azalma

gözlenmiştir. Numunenin K1 kirişi ile birleşim ara yüzündeki kesit dönmesi

hesaplanarak, moment-kesit dönmesi ilişkisi Şekil 4.6’da verilmektedir.

Page 64: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

47

Şekil 4.5 N0 numunesinin tepe yükü-tepe ötelenme oranı ilişkisi

Şekil 4.6 N0 numunesinin moment-kesit dönmesi ilişkisi

-100 -50 0 50 100Tepe ötelenmesi (mm)

-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6-250

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

250

Ötelenme oranı (%)

Tepe

yük

ü (k

N)

İtme

Çekme

-0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.08-250

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

250

Mom

ent(k

Nm

)

Dönme(rad)

Page 65: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

48

4.2 N1 Numunesi

N1 numunesi için göz önüne alınan deney parametreleri ve özellikleri Tablo

4.1’de verilmektedir.

Tablo 4.1 N1 numunesinde göz önüne alınan deney parametreleri

Numune no Kaynak

katsayısı (α) Lab (mm) Elektrot tipi Donatı sınıfı

N1 2,0 - Bazik S420

N1 numunesinde, kiriş açıklıklarında ilk eğilme çatlakları % 0,25 ötelenme

oranında gözlenmiş, kısa konsol bitiminden birleşim bölgesine doğru ilerleyen ilk

eğik çekme çatlakları % 1,0 ötelenme oranında gelişmiştir. Prefabrik numunelerde

gerinim pullarının yerleşimi Şekil 4.7’de verilmektedir. Kiriş plakasına kaynaklı alt

boyuna donatıların gerinim pulları ile ölçülen birim deformasyonları Şekil 4.8’de

verilmektedir. Kiriş alt boyuna donatılarının akma birim deformasyonuna % 1,0

ötelenme oranında ulaştığı belirlenmiştir.

Şekil 4.7 Prefabrik numunelerde gerinim pullarının yerleşimi

Ana donatı 3ϕ18 Ana donatı 3ϕ18

Page 66: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

49

Şekil 4.8 N1 numunesinde kiriş alt boyuna donatılarının birim deformasyonları

Deney süresince N1 numunesinde gelişen hasar dağılımı Şekil 4.9’da

görülmektedir. Hasarlar kısa konsol bitiminden itibaren kiriş alt kısmında

yoğunlaşmıştır. K1 kirişinde % 2,2 ötelenme oranında kısa konsol bitiminden

itibaren kabuk betonunda dökülme ve bağlantının üst kısmında kirişte kesme

çatlakları belirginleşmiştir. Ayrıca kiriş alt donatısında burkulma gözlenmiş, K2

kirişinin alt boyuna donatıları % 2,2 ötelenme oranının ikinci çevriminde kopma

birim deformasyonuna ulaşarak kaynaklandıkları plakadan kopmuştur. N1

numunesinde test itme yönünde % 3,5 ötelenme oranına, çekme yönünde % 2,75

ötelenme oranına kadar sürdürülmüştür ve deney sonunda gelişen hasarlar Şekil

4.10’da verilmektedir.

Şekil 4.9 N1 numunesinde deney süresince gelişen hasar dağılımı

0x 10

4

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

-0.005

Biri

m d

efor

mas

yon

SG3SG6SG7

Ötelenme oranı

% 1.0 % 1.4 % 1.75 % 2.20 % 2.75

K1 K2

Page 67: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

50

N1 numunesinin tepe yükü-tepe ötelenme oranı grafiği Şekil 4.11’de

verilmektedir. İtme ve çekme yönlerinde maksimum dayanıma % 2,2 ötelenme

oranında ulaşılmıştır. Kiriş alt boyuna donatılarının kaynaklandıkları plakadan

kopması, çekme yönünde dayanımda % 40 oranında azalmaya sebep olmuştur.

Şekil 4.10 N1 numunesinde % 3,5 ötelenme oranındaki hasar dağılımı

Şekil 4.11 N1 numunesinin tepe yükü-tepe ötelenme oranı ilişkisi

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80Tepe ötelenmesi (mm)

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4-300

-200

-100

0

100

200

300

Ötelenme oranı (%)

Tepe

yük

ü (k

N)

Çekme

İtme

Page 68: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

51

4.3 N2 Numunesi

N2 numunesi için göz önüne alınan deney parametreleri ve özellikleri Tablo

4.2’de verilmektedir.

Tablo 4.2 N2 numunesinde göz önüne alınan deney parametreleri

Numune no Kaynak

katsayısı (α) Lab (mm) Elektrot tipi Donatı sınıfı

N2 2,0 93 Bazik B420 C

N2 numunesinde, kiriş açıklıklarında ilk eğilme çatlakları % 0,25 ötelenme

oranında gözlenmiş, kısa konsol bitiminden birleşim bölgesine doğru ilerleyen ilk

eğik çekme çatlakları ise % 1,4 ötelenme oranında gelişmiştir. Kiriş plakasına

kaynaklı alt boyuna donatıların gerinim pulları ile ölçülen birim deformasyonları

Şekil 4.12’de verilmektedir. Kiriş alt boyuna donatılarının akma birim

deformasyonuna % 0,75 ötelenme oranında ulaştığı belirlenmiştir.

Şekil 4.12 N2 numunesinde kiriş alt boyuna donatılarının birim deformasyonları

N2 numunesinin deney süresince gelişen hasar dağılımı Şekil 4.13’de

verilmektedir. % 2.75 ötelenme oranında K1 ve K2 kirişlerinde tamamlayıcı betonda

ezilme ve bağlantının üst kısımlarında kirişte kesme çatlakları meydana gelmiştir.

K1 kirişinde, aderans bozulma boyu içerisindeki bölgede donatıda kopma meydana

gelmemiş; K2 kirişinde ise, aderans bozulma boyu içerisindeki bölgede kılıfın

sıyrılması ile % 3,5 ötelenme oranında kiriş alt boyuna donatısı kaynağın bittiği

0x 10

4

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

Birim

def

orm

asyo

n

SG3SG4SG7

% 0.75 % 1.0 % 1.4 % 1.75 % 2.2 % 2.75Ötelenme oranı

Page 69: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

52

noktadan kopmuştur. Numunede % 2,75 ve % 5,0 ötelenme oranlarında gelişen

hasarlar Şekil 4.14 ve 4.15’de verilmektedir.

Şekil 4.13 N2 numunesinde deney süresince gelişen hasar dağılımı

Şekil 4.14 N2 numunesinin % 2,75 ötelenme oranındaki hasar durumu

K1 K2

Page 70: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

53

Şekil 4.15 N2 numunesinin % 5,0 ötelenme oranındaki hasar durumu

N2 numunesinin tepe yükü-tepe ötelenme oranı grafiği Şekil 4.16’da verilmiştir.

Test sırasında numuneye tam çevrim olarak uygulanan en büyük ötelenme oranı itme

yönünde % 4,0; çekme yönünde ise % 3,8 olarak gerçekleşmiştir. İtme yönünde %

3,5 ötelenme oranından sonra % 4 bir adet tam çevrim ve % 5, % 6,25 ötelenme

oranları ise bir adet yarım çevrim olarak uygulanmıştır. Çekme yönünde K1 kirişinin

boyuna donatısının kopması ile, % 3,5 ötelenme oranı sonrasında dayanımda % 45

oranında azalma gözlenmiştir. İtme yönünde ise % 3,5 ötelenme oranında K1

kirişinde belirgin donatı burkulması sonucu itme yönünde % 20 dayanım azalması

gözlenmiştir. Numunenin K1 kirişi ile birleşim ara yüzündeki kesit dönmesi

hesaplanarak, moment-kesit dönmesi ilişkisi Şekil 4.17’de verilmektedir.

4.4 N3 Numunesi

N3 numunesi için göz önüne alınan deney parametreleri ve özellikleri Tablo

4.3’de verilmektedir. Tablo 4.3 N3 numunesinde göz önüne alınan deney parametreleri

Numune no Kaynak

katsayısı (α) Lab (mm) Elektrot tipi Donatı sınıfı

N3 1,2 - Rutil B420 C

Page 71: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

54

Şekil 4.16 N2 numunesinin tepe yükü-tepe ötelenme oranı ilişkisi

Şekil 4.17 N2 numunesinin moment-kesit dönmesi ilişkisi

-50 0 50 100 150Tepe ötelenmesi (mm)

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7-300

-200

-100

0

100

200

300

Ötelenme oranı (%)

Tepe

yük

ü (k

N)

Çekme

İtme

-0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.08-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

Mom

ent(k

Nm

)

Dönme(rad)

Page 72: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

55

Prefabrik N3 numunesinde hasarlar kısa konsol yüzünden itibaren kirişte

yoğunlaşmıştır. Deney süresince gelişen numune hasarları Şekil 4.18’de verilmiştir.

Numune davranışı % 0.20 ötelenme oranına kadar elastik düzeyde kalmıştır. % 0,25

ötelenme oranında kirişlerde kılcal düzeyde çatlaklar gözlenmiştir. % 0,75 ötelenme

oranında kiriş alt boyuna donatıları akma birim deformasyonuna ulaşmıştır. Kiriş

boyuna donatılarının birim deformasyonlarının deney süresince değişimi Şekil

4.19’da verilmektedir. Kısa konsol üstünde birleşime doğru ilerleyen eğik çekme

çatlakları % 1,4 ötelenme oranında gelişmiştir. Bununla beraber, kolon-kiriş

birleşiminde diyagonal çatlaklar da % 1,4 ötelenme oranında oluşmuştur. % 1,75

ötelenme oranında, kısa konsol üstünde eğik çekme çatlakları yayılma göstermiştir.

% 2,2 ötelenme oranının 2. çevriminde, çekme yönünde K2 kiriş alt boyuna donatısı

kaynaklandığı plakadan kopmuştur.

Şekil 4.18 N3 numunesinde deney süresince gelişen hasar dağılımı

Şekil 4.19 N3 numunesinde kiriş alt boyuna donatılarının birim deformasyonları

0x 10

4

-0.005

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

Birim

def

orm

asyo

n

SG3SG4SG7

% 2.2 % 2.75% 1.75% 1.0 % 1.4% 0.75

Ötelenme oranı

K1 K2

Page 73: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

56

Numunede % 2,2 ve % 3,5 ötelenme oranlarındaki hasar dağılımı Şekil 4.20 ve

4.21’de verilmektedir. N2 numunesinin tepe yükü-tepe ötelenme oranı grafiği Şekil

4.22’de verilmiştir. Maksimum tepe yüküne %2,2 ötelenme oranında ulaşılmıştır.

Test sırasında numuneye uygulanan en büyük ötelenme oranı itme yönünde % 3,75;

çekme yönünde ise % 2,75 olarak gerçekleşmiştir. Çekme yönünde % 2,2 ötelenme

oranı sonrasında dayanımda azalma meydana gelmiştir. K1 kirişinde boyuna

donatının kopması ile % 2,75 ötelenme oranında maksimum tepe yükünde yaklaşık

% 50 oranında azalma gözlenmiştir. Numunenin K1 kirişi ile birleşim ara yüzündeki

kesit dönmesi hesaplanarak, moment-kesit dönmesi ilişkisi Şekil 4.23’de

verilmektedir.

Şekil 4.20 N3 numunesinin % 2,20 ötelenme oranındaki hasar durumu

Page 74: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

57

Şekil 4.21 N3 numunesinin % 3,5 ötelenme oranındaki hasar durumu

Şekil 4.22 N3 numunesinin tepe yükü-tepe ötelenme oranı ilişkisi

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80Tepe ötelenmesi (mm)

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4-250

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

250

Ötelenme oranı (%)

Tepe

yük

ü (k

N)

Çekme

İtme

Page 75: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

58

Şekil 4.23 N3 numunesinin moment-kesit dönmesi ilişkisi

4.5 N4 Numunesi

N4 numunesi için göz önüne alınan deney parametreleri ve özellikleri Tablo

4.4’de verilmektedir.

Tablo 4.4 N4 numunesinde göz önüne alınan deney parametreleri

Numune no Kaynak

katsayısı (α) Lab (mm) Elektrot tipi Donatı sınıfı

N4 1,2 - Bazik B420 C

N4 numunesinde, kiriş açıklıklarında ilk eğilme çatlakları % 0,25 ötelenme

oranında gözlenmiş, kısa konsol bitiminden birleşim bölgesine doğru ilerleyen ilk

eğik çekme çatlakları % 1,0 ötelenme oranında gelişmiştir. N4 numunesinde deney

süresince gelişen hasarlar Şekil 4.24’de verilmiştir. Kiriş alt boyuna donatılarının

akma birim deformasyonuna % 0,75 ötelenme oranında ulaştığı belirlenmiştir. Kiriş

plakasına kaynaklı alt boyuna donatıların gerinim pulları ile ölçülen birim

-0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.08-300

-200

-100

0

100

200

300

Mom

ent(k

Nm

)

Dönme(rad)

Page 76: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

59

deformasyonları Şekil 4.25’de verilmektedir. N4 numunesinde kolon-kiriş

birleşimindeki ilk diyagonal çatlaklar % 1,4 ötelenme oranında oluşmuştur. K1

kirişinde % 2,75 ötelenme oranında kısa konsol bitiminden itibaren kabuk betonunda

dökülme ve bağlantının üst kısmında kirişte kesme çatlakları belirginleşmiştir.

Ayrıca kiriş alt donatısında burkulma gözlenmiş, K2 kirişinin alt boyuna donatıları %

3,5 ötelenme oranının ilk çevriminde, kopma birim deformasyonuna ulaşarak

kaynaklandıkları plakadan kopmuştur. % 2,2 ve % 4,0 ötelenme oranlarındaki hasar

dağılımı Şekil 4.26 ve 4.27’de verilmektedir.

Şekil 4.24 N4 numunesinde deney süresince gelişen hasar dağılımı

Şekil 4.25 N4 numunesinde kiriş alt boyuna donatılarının birim deformasyonları

0x 10

4

-0.005

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

Birim

def

orm

asyo

n

SG2SG3SG5

Ötelenme oranı

% 0.75 % 1.0 % 1.4 % 1.75 % 2.2 % 2.75

K1 K2

Page 77: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

60

N4 numunesinin tepe yükü-tepe ötelenme oranı grafiği Şekil 4.28’de

verilmektedir. İtme ve çekme yönlerinde maksimum dayanıma % 2,2 ötelenme

oranında ulaşılmıştır. % 4,0 ötelenme oranında kiriş alt boyuna donatılarının

kaynaklandıkları plakadan kopması, çekme yönündeki dayanımda % 40 oranında

azalmaya sebep olmuştur.

Şekil 4.26 N4 numunesinin % 2,20 ötelenme oranındaki hasar durumu

4.6 N5 Numunesi

N5 numunesi için göz önüne alınan deney parametreleri ve özellikleri Tablo

4.5’de verilmektedir.

Tablo 4.5 N5 numunesinde göz önüne alınan deney parametreleri

Numune no Kaynak

katsayısı (α) Lab (mm) Elektrot tipi Donatı sınıfı

N5 1,2 180,0 Bazik B420 C

Page 78: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

61

Şekil 4.27 N4 numunesinin % 4,0 ötelenme oranındaki hasar durumu

Şekil 4.28 N4 numunesinin tepe yükü-tepe ötelenme oranı ilişkisi

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100Tepe ötelenmesi (mm)

-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5-250

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

250

Ötelenme oranı (%)

Tepe

yük

ü (k

N)

Page 79: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

62

N5 numunesinde deney süresince gelişen numune hasarları Şekil 4.29’da

verilmiştir. N5 numunesi, N1-N4 prefabrik numunelerinin testlerinde gelişen hasar

modları dikkate alınarak üretilmiştir. Numune davranışı % 0,35 ötelenme oranına

kadar elastik düzeyde kalmıştır. % 0,35 ötelenme oranında kirişlerde kılcal düzeyde

çatlaklar gözlenmiştir. % 0,75 ötelenme oranında kiriş alt boyuna donatıları akma

birim deformasyonuna ulaşmıştır (Şekil 4.30). Etriye aralığının sıklaştırılarak, orta

boyuna donatıda çiroz kullanımı ile kiriş alt donatılarında burkulmanın gelişmesi

önlenmiştir.

Kolon-kiriş birleşiminde kılcal diyagonal çatlaklar % 1,4 ötelenme oranında

oluşmuştur. % 2,2 ötelenme oranında K2 kirişinde kısa konsol üstünde kabuk

betonunda ezilme meydana gelmiştir. % 2,75 ötelenme oranında K1 kirişi üstünde

tamamlayıcı betonda ezilmeler gelişmiştir. Numunede % 2,75 ve % 3,5 ötelenme

oranlarındaki hasar dağılımı Şekil 4.31 ve 4.32’de verilmektedir. N5 numunesinde,

kaynaklı bağlantının üst kısmında kabuk betonundaki dökülme sargı etkisindeki artış

ile önlenmiştir. K1 kirişinde % 3,5 ötelenme oranında kiriş alt donatısı kopma birim

deformasyonuna ulaşmıştır.

Şekil 4.29 N5 numunesinde deney süresince gelişen hasar dağılımı

K1 K2

Page 80: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

63

Şekil 4.30 N5 numunesinde kiriş alt boyuna donatılarının birim deformasyonları

N5 numunesinin tepe yükü-tepe ötelenme oranı grafiği Şekil 4.33’de

verilmektedir. İtme ve çekme yönlerinde maksimum dayanıma % 2,2 ötelenme

oranında ulaşılmıştır. % 3,5 ötelenme oranının ikinci çevrimine kadar dayanımda

azalma gözlenmemiştir. Bununla beraber, kiriş alt boyuna donatısının kopması ile

çevrim içi dayanım azalması yaklaşık % 35’dir.

Şekil 4.31 N5 numunesinin % 2,75 ötelenme oranındaki hasar durumu

0x 10

4

-0.03

-0.02

-0.01

0

0.01

0.02

0.03

Birim

def

orm

asyo

n

SG2SG6SG7

% 1.0 % 1.4 % 1.75 % 2.20 % 2.75 % 3.5% 0.75Ötelenme oranı

Page 81: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

64

Şekil 4.32 N5 numunesinin % 3,5 ötelenme oranındaki hasar durumu

Şekil 4.33 N5 numunesinin tepe yükü-tepe ötelenme oranı ilişkisi

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100Tepe ötelenmesi (mm)

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4-250

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

250

Ötelenme oranı (%)

Tepe

yük

ü (k

N)

Page 82: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

65

BÖLÜM BEŞ

DENEY SONUÇLARININ DEĞERLENDİRİLMESİ

5.1 Giriş

Bu bölümde monolitik ve prefabrik kolon - kiriş birleşim numunelerinin deney

sonuçları, dayanım, rijitlik, göçme modu, süneklik ve enerji tüketimi bakımından

değerlendirilmiştir. Değerlendirmede moment çerçevelerinin yapısal testleri için

kabul kriterlerini öneren ACI 374.1-05 (2005) ve FEMA P-795’te (2011) yer alan

Bileşen Eşdeğerlik Yöntemi esas alınmıştır. N1 ve N2 numuneleri için kesme

açıklığı/ faydalı yükseklik (a/d) oranı 3,0’dür. N3, N4 ve N5 numunelerinin kesme

açıklığı/ faydalı yükseklik (a/d) oranları 3,15’dir. Buna göre birleşim numuneleri,

kesme açıklığı/ faydalı yükseklik (a/d) oranlarına göre iki grupta değerlendirilmiştir.

5.2 Dayanım

Monolitik ve prefabrik birleşim bölgesi numunelerinin dayanımı, dayanım zarf

eğrilerinin ve çevrimsel dayanım azalmasının değerlendirilmesi olmak üzere iki

kısımda incelenmiştir. Monolitik ve prefabrik birleşim numunelerinin tepe yükü-

göreli kat ötelenmesi ilişkileri, her ötelenme oranının ilk çevrimindeki maksimum

yük değerlerinin birleştirilmesi ile elde edilmiştir.

Çevrimsel dayanım azalması, yapısal bileşenlerde veya sistemlerde tersinir–

tekrarlı yükleme durumunda oluşan elastik olmayan yer değiştirmelere bağlı olarak

aynı ötelenme oranında karşılaşılan yanal dayanımdaki azalmayı ifade eder (FEMA

440). Şekil 5.1’de aynı göreli kat ötelenme oranında tekrarlı çevrimsel yüklemeye

maruz sistem için çevrimsel dayanım oranı (αi) tanımlanmıştır. Buna göre çevrimsel

dayanım oranı (αi); j no’lu göreli kat ötelenme oranının i no’lu çevrimindeki yük

değerinin, aynı göreli kat ötelenme oranının ilk çevrimindeki yük değerine oranı

olarak tanımlanmıştır (Im ve diğer.,2013). Monolitik ve prefabrik numuneler için, α3: 3. çevrimde ulaşılan tepe yükünün, ilk çevrimde ulaşılan tepe yüküne oranları

verilmiştir.

Page 83: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

66

Şekil 5.1 Çevrimsel dayanım oranının (αi) tanımlanması

5.2.1 N0-N2 Numuneleri

Şekil 5.2’de N0 monolitik birleşimi ile N1 ve N2 numunelerinin itme ve çekme

yönleri için elde edilen dayanım zarfı eğrileri verilmektedir.

Şekil 5.2 N0, N1 ve N2 birleşim numunelerinin dayanım zarfı eğrileri

-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6-300

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

250

300

Tepe

yük

ü (k

N)

Ötelenme Oranı(%)

N0N1N2

İtme

Çekme

1

ji

i j

PP

Page 84: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

67

N0 numunesinde ilk akmaya % 0,7 ötelenme oranında, maksimum dayanıma ise

% 1,75 ötelenme oranında ulaşılmıştır. İleri ötelenme seviyesindeki davranışın

gözlenmesi amacıyla N0 numunesinin testi % 5,0 ötelenme oranına kadar devam

ettirilmiştir. N1 numunesinde, ilk akmaya % 0,7 ötelenme oranında, maksimum

dayanıma ise % 2,2 ötelenme oranında ulaşılmıştır. N2 numunesinde ilk akmaya %

1,0 ötelenme oranında, maksimum dayanıma ise % 2,2 ötelenme oranında

ulaşılmıştır. N1 ve N2 numunelerinin her ikisinde de çekme yönündeki yükleme

sırasında kiriş boyuna donatısında kopma gözlenmiştir. Bu sebeple testler itme ve

çekme yönlerinde farklı ötelenme oranlarına kadar sürdürülmüştür. N1 numunesinde

uygulanan en büyük ötelenme oranı itme yönünde % 3,5; çekme yönünde ise

% 2,75’tir. Aderans bozulması bulunan N2 numunesinde uygulanan en büyük

ötelenme oranı ise itme yönünde % 5 ve çekme yönünde % 3,8 olarak

gerçekleşmiştir. N2 numunesinde N1 numunesine göre dayanımda bir miktar artış

sağlanmıştır.

Şekil 5.3’de N0, N1 ve N2 numunelerinin histeretik zarf eğrileri verilmektedir.

Birleşim numunelerinin deney süresince son göreli kat ötelenme değerleri göçme

moduna bağlı olarak farklılık gösterdiğinden histeretik zarf eğrilerinde değişim

bulunmaktadır. Buna göre N0 birleşiminde kiriş boyuna donatılarındaki aderans

kaymasına bağlı olarak çevrim sıkışması prefabrik numunelere göre daha belirgindir.

Şekil 5.3 N0, N1 ve N2 birleşim numunelerinin histeretik zarf eğrilerinin kıyaslanması

-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7

-250

-200

-100

0

100

200

250

50

150

-50

-150

300

-300

Ötelenme oranı (%)

Tepe

yüü

(kN

)

N0N1N2

İtme

Çekme

Page 85: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

68

Tepe yükü-tepe yer değiştirmesi grafiklerinde gelişen çevrim sıkışması ile

numunelerdeki enerji tüketimi azalmaktadır. N2 numunesinde itme yönünde % 3,5

ötelenme oranı sonrasında kiriş alt boyuna donatısında burkulma belirgin hale

gelmiş, bağlantının bulunduğu bölgenin üstünde kesme hasarları yoğunlaşmıştır. Bu

durum, beraberinde N2 numunesinin histeretik eğrilerinde çevrim sıkışmasına neden

olmuştur.

N0, N1 ve N2 numunelerinde, 3. çevrim için çevrimsel dayanım oranları (α3)

hesaplanarak Şekil 5.4’de verilmektedir. % 2,2 ötelenme oranına kadar numunelerde

çevrimsel dayanım oranı 1,0 civarındadır. N0 numunesinde, % 3,5 ötelenme oranına

kadar kademeli bir azalma göstermiştir. N1 numunesinde % 2,2 ötelenme oranında

çevrimsel dayanım oranı 0,57’dir. Aderans bozulması bulunan N2 numunesinde ise

çevrimsel dayanım azalması diğer numunelere göre daha azdır.

Şekil 5.4 N0, N1 ve N2 numuneleri için 3. yükleme çevrimlerinde çevrimsel dayanım oranları (α3)

-6 -4 -2 0 2 4 6531-1-3-50.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

0.55

0.65

0.75

0.85

0.95

1.05

Çev

rimse

l day

anım

ora

Ötelenme Oranı (%)

N0N1N2

Page 86: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

69

5.2.2. N0,N3-N5 Numuneleri

Şekil 5.5’de N0 monolitik birleşimi ile N3, N4 ve N5 numunelerinin itme ve

çekme yönleri için elde edilen dayanım zarfı eğrileri verilmektedir.

Şekil 5.5 N0, N3-N5 birleşim numunelerinin dayanım zarfı eğrileri

N3 numunesinde, ilk akmaya % 0,7 ötelenme oranında, maksimum dayanıma ise

% 2,2 ötelenme oranında ulaşılmıştır. N3 birleşim numunesinde, donatı-plaka ve

plaka-plaka kaynaklarında rutil elektrot kullanılmıştır. Bu numunede kiriş alt boyuna

donatısının, plaka ile kaynaklandığı noktadan kopmasının % 2,2 göreli kat ötelenme

seviyesinde gözlenmesinin ardından, % 2,75 ötelenme oranında dayanımda % 35

azalma meydana gelmiştir.

N4 numunesinde, ilk akmaya % 0,9 ötelenme oranında, maksimum dayanıma ise

% 1,75 ötelenme oranında ulaşılmıştır. N4 numunesinde donatı-plaka ve plaka-plaka

kaynaklarında bazik elektrot kullanılmıştır. N4 numunesinde donatının kopması %

3,5 göreli kat ötelenme oranında meydana gelmiş ve donatıda kopmanın ileri

ötelenme oranında meydana gelmesi sağlanmıştır. N4 numunesinde dayanımda

-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6-250

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

250

Tepe

yük

ü (k

N)

Göreli Kat Ötelenme Oranı(%)

N0N3N4N5

İtme

Çekme

Page 87: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

70

% 35’lik azalma % 4,0 ötelenme oranında gelişmiştir. N3 numunesine göre N4

numunesinde gelişen bu azalma ileri ötelenme seviyesinde meydana gelmiştir.

N5 numunesinde ise, ilk akmaya % 0,9 ötelenme oranında, maksimum dayanıma

ise % 2.75 ötelenme oranında ulaşılmıştır. Şekil 5.5’deki dayanım zarfı eğrileri

incelendiğinde, N4 ve N5 numunelerinin dayanımlarının birbirine yakın olduğu

görülmektedir. Öte yanda Şekil 5.6’da verilen histeretik zarf eğrileri incelendiğinde,

N5 numunesinin, N3 ve N4 numunelerine göre enerji tüketimi açısından daha iyi bir

davranış sergilediği görülmektedir.

Şekil 5.6 N0, N3, N4 ve N5 birleşim numunelerinin histeretik zarf eğrilerinin kıyaslanması

N3, N4 ve N5 numunelerinde, 3. çevrim için hesaplanan çevrimsel dayanım

oranları (α3) Şekil 5.7’de verilmektedir. N3 numunesinde % 2,2 ötelenme oranından

sonra dayanımda azalma gözlenmiştir ve % 2,75 ötelenme oranında çevrimsel

dayanım oranı 0,73’dür. N4 numunesinde dayanım oranı % 2,75 ötelenme oranına

kadar 1,0 civarındadır ve % 3,5 ötelenme oranında çekme yönünde 0,8’e azalmıştır.

N5 numunesinde ise çevrimsel dayanım oranı % 2,75 ötelenme oranına kadar 1,0

civarındadır.

-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6-250

-200

-100

0

100

200

250

-150

-50

50

150

Ötelenme oranı (%)

Tepe

yük

ü (k

N)

N0N3N4N5

İtme

Çekme

Page 88: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

71

Şekil 5.7 N0, N3, N4 ve N5 numuneleri için 3. yükleme çevrimlerinde çevrimsel dayanım oranları

(α3)

5.2.3. ACI 374.1-05’e göre değerlendirme

Kullanılması önerilecek yeni bir betonarme birleşim bölgesi çözümünün deneysel

olarak incelenmesi gerektiği ACI 318-99 (1999) ’da da belirtilmiştir. ACI 374.1.05

(2005) “Moment çerçevelerinin yapısal testleri için kabul kriterleri” dokümanı bu

amaçla kullanılabilir. ACI 374.1.05’te test edilecek birleşim bölgesi alt sistemlerinin

sağlaması gereken uygun ötelenme oranı limitleri güçlü yer ivmeleri ve yapısal

özelliklerdeki belirsizlikler göz önüne alınarak belirlenmiştir. Buna göre testler,

birleşim bölgelerinin elastik ötesi davranışlarını karakterize edebilmek için kademeli

artan bir şekilde en az % 3,5 göreli kat ötelenme oranına kadar devam ettirilmelidir

(ACI 374.1.05, 2005). Moment çerçevelerinin yapısal testlerindeki kabul kriterlerine

göre, birleşim bölgesi deney elemanı dayanım bakımından;

aynı yükleme doğrultusunda, % 3,5 göreli kat ötelenme oranındaki yük değeri

ulaşılan maksimum tepe yükünün % 25’inden az olmamalı

koşulunu sağlamalıdır.

-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6-60.6

0.65

0.7

0.75

0.8

0.85

0.9

0.95

1

1.05

1.1

Çev

rimse

l day

anım

ora

Ötelenme Oranı(%)

N0N3N4N5

Page 89: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

72

Tablo 5.1’de tüm numunelerin % 3,5 ötelenme oranının son çevriminde ulaştıkları

tepe yükü (Q3.5) verilmektedir. Buna göre N0 numunesi bu koşulu hem itme, hem de

çekme yönleri için sağlamıştır. N1 ve N3 numunelerinin testleri, % 3,5 ötelenme

oranının ilk çevriminin sonuna kadar gerçekleştirildiğinden çekme yönündeki tepe

yükü değeri bulunmamaktadır. N2 numunesinde çekme yönünde kiriş alt boyuna

donatısının kopması ile birlikte % 3,5 ötelenme oranında dayanımda azalma

görüldüğünden verilen koşul sağlanmamıştır. N4 numunesinde de her iki yükleme

doğrultusu için bu koşul sağlanamamıştır. N5 numunesinde ise, % 3,5 ötelenme

oranının 2. çevriminde itme yönünde dayanımda belirgin bir azalma olduğundan bu

koşul sağlanamamıştır.

Tablo 5.1 Numunelerin dayanımlarının ACI 374.1.05’e göre değerlendirilmesi

5.3 Yerdeğiştirme Sünekliği

Yerdeğiştirme sünekliği, yapı elemanında ya da sisteminde başlangıçtaki akma

dayanımında önemli bir azalma olmadan yapabileceği en büyük şekil değiştirmenin

akma şekil değiştirmesine oranıdır. Yerdeğiştirme sünekliğinin belirlenmesinde Park

tarafından önerilen eşdeğer elastoplastik enerji kriteri kullanılabilir (Park, 1989).

Numune Yükleme yönü

Maksimum tepe yükü QM (kN)

0.75 QM (kN)

Q3.5 (kN)

N0 İtme 189,3 142,0 175,5

Çekme 183,8 137,9 144,8

N1 İtme 231,6 173,7 140,3

Çekme 287,8 215,9 -

N2 İtme 268,5 201,4 210,6

Çekme 262 196,5 130,6

N3 İtme 205,9 154,4 129,8

Çekme 241,6 181,2 -

N4 İtme 231,2 173,4 168

Çekme 235,8 176,9 154,5

N5 İtme 225,7 169,3 125,7

Çekme 228,2 171,1 173,2

Page 90: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

73

Bununla beraber, FEMA P-795’te Bileşen Eşdeğerliği Yöntemi’ne göre, bir yapı

sistemini temsil edebilecek alt sistemlerin performans kriterlerinin belirlenmesi

gereklidir. Bu performans kriterlerinden biri olan etkili yerdeğiştirme sünekliğinin

(µeff) elde edilmesi için, Şekil 5.8’de verilen tepe yükü-ötelenme oranı grafiğindeki

tepe yükü ve yer değiştirmesi/ ötelenme oranı değerlerinin belirlenmesi gereklidir.

Buna göre deney verisinde her ötelenme oranının ilk çevrimine karşı gelen tepe yükü

değerleri birleştirilerek dayanım zarf eğrisi elde edilir. Dayanım zarf eğrisinde,

maksimum tepe yükünün (Qm) % 40’ına karşı gelen tepe yükünden çizilen doğru

kesiştirilir ve etkili akma ötelenme oranı (ϴy,eff) belirlenir. Başlangıç rijitliği,

maksimum tepe yükünün (Qm) % 40’ına karşı gelen tepe yükünden çizilen doğrunun

eğimidir. Maksimum tepe yükünün (Qm) % 80’ına karşı gelen tepe yükü değerinin

yatay eksendeki izdüşümü ile maksimum ötelenme oranı (ϴu) elde edilir.

Şekil 5.8 Deney numunelerinin başlangıç rijitliği (KI) ve etkili süneklik (µeff) değerlerinin belirlenmesi

Monolitik ve prefabrik numunelerin FEMA P-795’te verilen yönteme göre

hesaplanan etkili yer değiştirme süneklikleri (µeff), Tablo 5.2’de verilmektedir. Buna

göre ortalama yerdeğiştirme süneklikleri (µort), göz önüne alındığında, iyileştirilen

N5 numunesi N0 numunesi ile benzer süneklik değerlerine ulaşmıştır. Aderans

bozulma boyu bulunan N2 numunesi, N1 numunesi ile kıyaslandığında, aderans

-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5-250

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

250

Tepe

yük

ü (k

N)

Ötelenme Oranı(%)

Deney verisiDayanım zarfı

ϴu+

ϴu-

Qm-

Qm+

0.8 Qm+

0.8 Qm-

0.4 Qm+

0.4 Qm-

ϴy,eff-

ϴy,eff+

Page 91: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

74

bozulmasının süneklik açısından da artış sağladığı görülmektedir. N4 numunesinde

kaynaklamanın iyileştirilmesi ile N3 numunesine göre süneklikte artış sağlanmıştır.

Tablo 5.2 Numunelerin yerdeğiştirme sünekliği

Numune

Yükleme yönü QM (kN) ӨY,eff

(%) ӨU(%) µeff µort

N0 İtme 189,3 0,8 4,0 5,0

4,33 Çekme 183,8 0,96 3,5 3,65

N1 İtme 231,6 0,86 3,3 3,79

3,12 Çekme 287,8 1,0 2,5 2,45

N2 İtme 268,5 1,1 5,0 4,55

4,10 Çekme 262 0,96 3,5 3,65

N3 İtme 205,9 0,67 3,14 4,69

3,50 Çekme 241,6 1,0 2,31 2,31

N4 İtme 231,2 0,9 3,69 4,3

4,2 Çekme 235,8 0,9 3,7 4,1

N5 İtme 225,7 0,68 3,5 5,1

4,3 Çekme 228,2 1,0 3,5 3,5

5.4 Rijitlik Azalması

5.4.1 Sekant Rijitliği

Sekant rijitliği, bir yükleme çevrimi içerisinde pozitif ve negatif doğrultular için

maksimum yük ve buna karşılık gelen yer değiştirme ikililerini birleştiren doğrunun

eğimi olarak hesaplanmıştır (Şekil 5.9).

Moment çerçevelerinin yapısal testlerindeki kabul kriterlerine göre

(ACI.374.1.05), birleşim bölgesi deney elemanlarında rijitlik bakımından;

% 3,5 göreli kat ötelenme oranının son çevriminde, ± % 0,35 ötelenme oranı

aralığında itme ve çekme yönleri için hesaplanan sekant rijitlikleri (K3.5), ilgili

yönlerdeki başlangıç rijitliklerinin % 5’inden az olmamalıdır,

koşulu sağlanmalıdır. Tablo 5.3’de numunelerin başlangıç rijitlikleri ve ± % 0,35

ötelenme oranı aralığında hesaplanan sekant rijitlikleri (K3,5) verilmektedir.

Page 92: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

75

Şekil 5.9. Sekant rijitliğinin hesabı

Tablo 5.3 Numunelerin % 3,5 ötelenme oranındaki sekant rijitlikleri

Numune Yükleme yönü KI (kN/ mm)

0.05 KI

K3.5

N0 İtme 10,2 0,51 0,50

Çekme 8,3 0,42 0,45

N1 İtme 11,7 0,59 0,89

Çekme 12,5 0,63 0,28

N2 İtme 10,6 0,53 1,52

Çekme 11,8 0,59 1,05

N3 İtme 13,3 0,67 0,55

Çekme 10,46 0,52 0,46

N4 İtme 11,1 0,56 1,58

Çekme 11,34 0,57 1,08

N5 İtme 15,7 0,79 1,93

Çekme 8,2 0,41 1,78

Page 93: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

76

Buna göre, % 3,5 ötelenme oranında N1 numunesinde itme yönünde, N3

numunesinde ise her iki yükleme doğrultusu için belirlenen sekant rijitliklerinin

başlangıç rijitliğinin % 5’inden daha az olduğu belirlenmiştir. N1 ve N3 numuneleri

ACI 374.1.05’de verilen bu koşulu sağlamamaktadır.

5.4.2 N0, N1 ve N2 Numuneleri

N0, N1 ve N2 numunelerinin rijitliğinde azalmanın değerlendirilebilmesinde her

göreli kat ötelenme oranındaki çevrimler için elde edilen sekant rijitlikleri Şekil

5.10’da verilmektedir. Numunelerde, artan tepe ötelenmeleri altında sergiledikleri

farklı hasar modlarına bağlı olarak rijitlik bakımından farklı azalım ilişkilerinin

geçerli olduğu görülmüştür.

Şekil 5.10 N0-N2 numunelerinin sekant rijitlikleri

Numunelerin % 0,15 ötelenme oranının ilk çevrimindeki rijitlik dikkate alınarak

normalize edilen sekant rijitlikleri Şekil 5.11’de verilmiştir. Buna göre monolitik

numunenin rjitliğindeki azalma prefabrik numunelere göre % 2,0 ötelenme oranına

kadar daha hızlıdır. N1 ve N2 numunelerinde ise % 2,2 ötelenme oranına kadar

rijitlikte % 60 azalma görülmüştür. N1 numunesinde % 2,2 ötelenme oranında

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

2

4

6

8

10

12

14

Seka

nt ri

jitliğ

i (kN

/mm

)

Ötelenme Oranı(%)

N0N1N2

Page 94: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

77

gelişen hasarlara bağlı olarak ani bir azalma, N2 numunesinde ise % 3,5 ötelenme

oranına kadar kademeli bir azalma gözlenmiştir. % 3,5 ötelenme oranında N1

numunesinin rijitliğindeki azalma % 85 iken, N2 numunesinde % 77 olarak

belirlenmiştir.

Şekil 5.11 N0-N2 numunelerinin normalize edilen sekant rijitlikleri

5.4.3 N0, N3-N5 Numuneleri

N0, N3, N4 ve N5 numunelerinin rijitliğinde azalmanın değerlendirilebilmesinde

her göreli kat ötelenme oranındaki çevrimler için elde edilen sekant rijitlikleri Şekil

5.12’da verilmektedir. Numunelerin % 0,15 ötelenme oranının ilk çevrimindeki

rijitlik dikkate alınarak normalize edilen sekant rijitlikleri de Şekil 5.13’de

verilmiştir. N3 numunesinde N0 numunesine göre rijitlikte azalma daha hızlı

gerçekleşmiştir ve % 2,75 ötelenme oranında rijitlikte % 85 azalma olduğu

belirlenmiştir. N4 ve N5 numunelerinde % 3,5 ötelenme oranına kadar kademeli bir

azalma gözlenmiştir. % 3,5 ötelenme oranında N4 numunesinde % 82 iken, N5

numunesinde bu oran % 86’dır.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Ks,n

orm

/çev

rim (%

)

Ötelenme Oranı (%)

N0N1N2

Page 95: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

78

Şekil 5.12 N0,N3-N5 numunelerinin sekant rijitlikleri

Şekil 5.13 N0,N3-N5 numunelerinin normalize edilen sekant rijitlikleri

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

2

4

6

8

10

12

14

Sek

ant r

ijitli

k (k

N/m

m)

Ötelenme Oranı(%)

N0N3N4N5

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Ks,

norm

/çev

rim (%

)

Ötelenme Oranı (%)

N0N3N4N5

Page 96: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

79

5.5 Enerji Tüketimi

5.5.1 Tüketilen Birikimli Enerji

Bir yapının sismik etkiler altındaki davranışını belirleyen temel faktörlerden biri

de enerji tüketim kapasitesidir. N0, N1 ve N2 numunelerinin artan ötelenmeler

boyunca tükettiği enerjinin birikimli değerleri Şekil 5.14’de karşılaştırmalı olarak

verilmiştir. % 2,2 ötelenme oranına kadar tüm numunelerin tükettiği enerji birbirine

yakındır. Monolitik numunede kiriş boyuna donatılarının birleşim içerisindeki

aderansının bozulmasına bağlı olarak % 2,2 ötelenme oranı sonrasında tepe yükü-

tepe yer değiştirmesi grafiklerinde çevrim sıkışması gelişmiştir. Bu sebeple

monolitik birleşimin enerji tüketimi prefabrik numunelere göre daha düşüktür. % 2,2

ötelenme oranı sonrasında gelişen hasara bağlı olarak N1 numunesinin de enerji

tüketiminde ani bir azalma görülmüştür. N2 numunesi ise % 3,5 ötelenme oranına

kadar diğer numunelere kıyasla önemli miktarda enerji tüketmiş, sonrasında ise artış

hızında belirgin bir azalma olmuştur.

Şekil 5.14 N0-N2 numunelerinde tüketilen birikimli enerjinin ötelenme oranına bağlı değişimi

0 1 2 3 4 5 6 70

50

100

150

200

250

Tüke

tilen

topl

am e

nerji

(kN

m)

Göreli Kat Ötelenme Oranı(%)

N0N1N2

Page 97: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

80

N0, N3, N4 ve N5 numunelerinin artan ötelenmeler boyunca tükettiği enerjinin

birikimli değerleri Şekil 5.15’de karşılaştırmalı olarak verilmiştir. % 2,75 ötelenme

oranına kadar prefabrik numunelerin tükettiği enerji birbirine yakındır. N3

numunesinde bu ötelenme oranından sonra gelişen hasarlarla enerji tüketiminde

azalma gelişmiştir. Bu nedenle N3 numunesinin enerji tüketimi N4 ve N5

numunelerine göre daha düşüktür. N4 ve N5 numunelerinde birikimli enerji tüketimi

birbirine yakındır. N0 numunesinde ise enerji tüketimi prefabrik numunelere göre

düşüktür.

Şekil 5.15 N0, N3-N5 numunelerinde tüketilen birikimli enerjinin ötelenme oranına bağlı değişimi

5.5.2 Göreli Enerji Tüketimi Artan ötelenmeler altında rijitlik ve dayanımları farklı gelişen test numunelerinin

enerji tüketim değerlerinin kıyaslanabilmesi için numunelerin göreli enerji tüketim

oranı (βi) ACI.374.1.05’te tanımlandığı şekilde hesaplanmıştır. Buna göre göreli

enerji tüketim oranı (βi), deney süresince her bir ötelenme oranının son çevriminde

tüketilen enerjinin (Şekil 5.9’da verilen taralı alan), ideal enerji tüketimine

(paralelkenarın alanı) oranı olarak tanımlanmaktadır;

0 1 2 3 4 5 60

50

100

150

200

250

Tüke

tilen

topl

am e

nerji

(kN

m)

Ötelenme Oranı(%)

N0N3N4N5

Page 98: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

81

1 2 1 2

(5.1)( ) ( ' ')

hii

i i i i

AE E

Burada Ah,i, i nolu tepe ötelenmesinin üçüncü çevrimindeki kapalı eğrinin alanı,

E1,i ve E2,i itme ve çekme yönlerindeki tepe yükleri, Ө1,i’ ve Ө2,i’ ise itme ve çekme

yönlerindeki elastik ötesi tepe ötelenme oranlarıdır.

Şekil 5.16’da N0, N1 ve N2 numuneleri için göreli enerji tüketim oranlarının

değişimi verilmektedir. % 1,0 ötelenme oranına kadarki küçük ötelenmeler

bölgesinde kılcal düzeydeki ilk çatlaklar sonrası azalma eğilimi gösteren eğriler, bu

ötelenme sonrasında donatıdaki akma ve diğer hasar mekanizmaları ile tekrar artış

eğilimine girmektedir. N1 numunesinde % 2,2 ötelenme oranında donatıların

kopması ile gözlenen ani düşüş belirgin düzeydedir.

Şekil 5.16 N0-N2 numunelerinde göreli enerji tüketimi oranlarının değişimi

Şekil 5.16’da N0, N3, N4 ve N5 numuneleri için göreli enerji tüketim oranlarının

değişimi verilmektedir. % 1 ötelenme oranına kadar numunelerde göreli enerji

tüketimi oranı azalma eğilimindedir. Bu ötelenme oranı seviyesinden sonra gelişen

0 1 2 3 4 5 60

10

20

30

40

50

60

70

80

Gör

eli e

nerji

tüke

tim o

ranı

(%)

Ötelenme Oranı(%)

N0N1N2

Page 99: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

82

çatlaklarla birlikte numunelerde % 1,75 ötelenme oranına kadar enerji tüketiminde

artış gözlenmiştir; ancak N0, N3 ve N4 numunelerinde bu ötelenme oranından sonra

göreli enerji tüketiminde önemli bir değişim olmamıştır. Aderans bozulma boyu ve

etriye sıklaştırması bulunan N5 numunesinde ise, göreli enerji tüketiminde önemli

oranda artış sağlanmış ve numune elastik bölgedeki göreli enerji tüketimi oranına

ulaşmıştır.

Şekil 5.17 N0, N3-N5 numunelerinde göreli enerji tüketimi oranlarının değişimi

ACI 374.1.05'e göre test edilen numunelerde, % 3,5 ötelenme oranının son

çevrimi için hesaplanacak göreli enerji tüketim oranının % 12,5 değerinden yüksek

olması öngörülmektedir. Tüm numunelerde bu koşul sağlanmıştır.

5.5.3 Eşdeğer Viskoz Sönüm Oranı

Kolon-kiriş birleşim bölgesi numunelerinde enerji tüketiminin belirlenebilmesi

için eşdeğer viskoz sönüm oranı (ξeq) göz önüne alınmaktadır. Eşdeğer viskoz

sönümün belirlenmesinde en yaygın yöntem, tersinir-tekrarlı yükler altındaki yapı

0 1 2 3 4 5 60

10

20

30

40

50

60

70

Gör

eli e

nerji

tüke

tim o

ranı

(%)

Ötelenme Oranı(%)

N0N3N4N5

Page 100: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

83

elemanları için elde edilen tepe yükü-tepe yer değiştirmesi grafiklerinde tüketilen

enerjinin eşdeğer viskoz sisteme eşitlenmesidir. Buna göre eşdeğer sönüm oranı (ξeq);

1 (5.2)4 E

Deq

S

E

ile hesaplanır (Chopra, 2007). Burada ED tüketilen enerjiye karşılık gelen çevrimsel

döngü içerisindeki alandır. ES birim şekil değiştirme enerjisidir (Şekil 5.18).

Şekil 5.18 Eşdeğer viskoz sönümün belirlenmesi

N0, N1 ve N2 numunelerinde her ötelenme oranının 2. çevrimlerine karşılık gelen

eşdeğer viskoz sönüm oranları Şekil 5.19’da verilmektedir. Buna göre % 0,5

ötelenme oranına kadar N0 ve N1 numunelerinde eşdeğer viskoz sönüm oranı % 6

iken, aderans bozulması bulunan N2 numunesinde % 12’dir. % 1,0 ötelenme

oranından sonra numunelerin sönüm oranlarında artış % 2,75 ötelenme oranına kadar

devam etmiştir.

N0, N3, N4 ve N5 numunelerinin eşdeğer viskoz sönüm oranları Şekil 5.20’de

verilmektedir. Numunelerde % 1 ötelenme oranından sonra sönüm oranlarında artış

% 2,75 ötelenme oranına kadar devam etmiştir. % 3,5 ötelenme oranında çevrim

Page 101: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

84

sıkışmasının azaldığı N5 numunesinde eşdeğer viskoz sönüm oranının % 36

seviyesine ulaştığı gözlenmiştir. N0 ve N4 numunelerinde, eşdeğer viskoz sönüm

oranı % 3,5 ötelenme oranında sırasıyla % 18 ve % 14 olarak belirlenmiştir.

Şekil 5.19 N0, N1, N2 numuneleri için eşdeğer viskoz sönüm oranları

Şekil 5.20 N0, N3, N4 ve N5 numuneleri için eşdeğer viskoz sönüm oranları

0 1 2 3 4 5 64

6

8

10

12

14

16

18

20

22Eş

değe

r vis

koz

sönü

m o

ranı

(%)

Ötelenme Oranı(%)

N0N1N2

0 1 2 3 4 5 60

5

10

15

20

25

30

35

40

Eşd

eğer

vis

koz

sönü

m o

ranı

(%)

Ötelenme Oranı(%)

N0N3N4N5

Page 102: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

85

BÖLÜM ALTI

SAYISAL MODEL ÇALIŞMALARI

6.1 Giriş

Betonarme yapıların performansa dayalı sismik değerlendirilmesinde, kapsamlı

bir değerlendirmenin sağlanması açısından uygun analitik modellerin kurulması

gereklidir. Yapıdaki toptan göçmenin değerlendirmesi de, deneysel çalışmalarda

gözlenen önemli hasar modlarını yeterli ölçüde temsil edebilen çevrimsel modellerin

kurulmasına bağlıdır (Ibarra ve diğer., 2005).

Yapı elemanlarının sismik etkiler altındaki tepkilerinin analitik olarak tahmin

edilmesi, deneysel çalışmaların ana bileşenlerinden biridir. Analitik modellerin, yapı

elemanlarının ya da alt sistemlerinin testler sırasında gösterdikleri davranışıtemsil

edebilmesi için rijitlik azalması, dayanım azalması, enerji tüketimi ve çevrim

sıkışması parametrelerini yansıtabilmesi gerekir.

Kolon-kiriş birleşimlerinin ve birleşim bölgelerinin göçme mekanizmalarını

benzeştirebilmek amacıyla, donatı sıyrılması ve çevrim sıkışması davranışları da göz

önüne alınarak basit amprik yaklaşımlardan sonlu elemanlar yöntemleri

kullanılmasına kadar analitik modellerin geliştirilmesi çalışmaları sürdürülmektedir.

Şekil 6.1 incelendiğinde tersinir yüklere maruz betonarme elemanlarda çevrim

sıkışması görülmekte ve çevrimsel yüklemeye bağlı olarak eleman rijitliğindeki

azalmayı, hemen akabinde orijine yakın noktalarda artış izlemektedir.

Bu bölümde prefabrik deney numunelerinin tersinir-tekrarlı yükler altındaki

davranışının benzeştirilebilmesi için yığılı plastisiteyi temsil eden yay modeli ve lif

esaslı modellere başvurulmuştur. Tüm analizlerde OpenSees yapısal simülasyon

programı kullanılmıştır. OpenSees, Pacific Deprem Deprem mühendisliği Araştırma

Merkezi (PEER) tarafından yapı ve geoteknik alanında araştırmacıların

yararlanabileceği ve katkıda bulunabileceği uygulama ve araştırma simülasyon

yazılımı olarak geliştirilmiştir. Simülasyon programı, birbiri ile bağlantılı modeller,

Page 103: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

86

sınıflandırılan elemanlar, çözüm algoritmaların, sistem düzenleyiciler, denklem

çözücüler ve veritabanının bir araya getirilmesinden oluşmaktadır (McKenna ve

diğer., 2000).

(a) (b)

Şekil 6.1 (a) Çevrim sıkışmasının bulunmadığı, b) Çevrim sıkışması davranışı görülen deneysel

çalışmalar sonucu elde edilen çevrimsel döngüler (Barin ve Pinchiera, 2002).

Prefabrik kolon –kiriş birleşim bölgelerinin yığılı plastisite ve lif esaslı modelleri

için numunelerin tepe yükü – tepe yer değiştirmeleri, tek eksenli statik yer değiştirme

kontrollü algoritma ile hesaplanmıştır. Deneyde uygulanan tepe yer değiştirmeleri

sayısal analizlerde de uygulanmıştır. Çözüm algoritması altı adet Newton-Raphson

iterasyonu ile başlayıp her iterasyondaki artık hata, enerji artımı ile hesaplanmıştır.

Buna göre Newton-Raphson iterasyonu sağlanamadığında döngü içerisinde yer alan

bağıl tolerans ve iterasyon değerleri ile analiz gerçekleştirilmiştir. Yığılı plastisite ve

lif esaslı modeller için analiz dosyaları Ek-C’de verilmektedir.

6.2 Mevcut Çalışmalar

6.2.1 Yığılı Plastisite Yaklaşımı

Kolon-kiriş birleşimlerinin ve çerçeve elemanların elastik olmayan davranışı

Giberson (1969) tarafından yığılı plastisite yaklaşımına göre elastik eleman uçlarına

atanan dönel yaylarla tanımlanmıştır (Şekil 6.2).

Page 104: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

87

Şekil 6.2 Giberson tek kiriş bileşeni ile kolon- kiriş birleşimlerinin modellenmesi (Giberson, 1969).

Lowes ve Altoontash (2003) tarafından önerilen analitik modelde, tersinir

çevrimsel yüklemeye maruz kolon – kiriş birleşimleri için önerilen model; kesme

paneli, donatı için sekiz adet yay ve dört adet ara yüz elemanından oluşmaktadır

(Şekil 6.3). Birleşimdeki her yüzde öteleme için iki adet yay, dönme için ise bir adet

yay tanımlanmıştır. Çalışmada, kolon- kiriş birleşimlerinin kesme etkileri altında

davranışı basınç alanları teorisi’ne dayalı olarak tanımlanmış ve çevrimsel yükleme

sırasındaki davranışın modellenmesinde mevcut deneysel veriler kullanılmıştır.

Modelin, birleşimin temel karakteristiklerini temsil etmede oldukça iyi sonuçlar

verdiği görülmüştür.

Şekil 6.3 Kolon-kiriş birleşimleri için önerilen analitik model (Lowes ve Altoontash, 2003).

Pampanin ve diğer. (2003) tarafından önerilen analitik modelde, kolon ve

kirişlerin bağıl dönmelerini kontrol eden eşdeğer dönme yayı ile birleşim davranışını

belirleyen kesme etkileri dikkate alınmaktadır. Eşdeğer dönme yaylarının moment-

dönme karakteristiklerinin tanımlanmasında birleşimin komşuluğundaki kolon ve

Page 105: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

88

kirişlerin eğilme momentleri hesaba katılmıştır. Birleşimde donatı sıyrılması ve

kesme çatlakları ile çevrim sıkışması etkilerine bağlı olarak tanımlanan çevrimsel

prensip Şekil 6.4’de verilmektedir.

Şekil 6.4 Dönel yay modeli ile kolon-kiriş birleşiminin davranışının analitik olarak modellenmesi

(Pampanin ve diğer., 2003).

Favvata ve diğer. (2008) tarafından, dış kolon-kiriş birleşimleri için geliştirilen

modelde, iki düğüm noktası ile tanımlanan yay elemanı yalnızca düğüm noktalarının

bağıl dönmelerinden etkilenmektedir. Elemandan birleşime iletilen moment, kirişten

kolona aktarılan momenttir. Önerilen model; kolon- kiriş birleşimlerinin çevrimsel

yüklemeler altında gerçek tepkilerinin modellenmesinde başlangıç rijitliği, beton

basınç dayanımı, dayanım azalması ve çevrim sıkışması etkilerini de dikkate alan

temel karakteristikleri de tanımlamaktadır. Ibarra ve diğer. (2005) tarafından yapı elemanlarında gelişecek hasara bağlı

parametreleri tanımlayan iki doğrulu, pik-eğilimli ve çevrim sıkışması histeretik

modelleri önerilmiştir. Çevrimsel modellerin tek yönlü artan (monotonik) yükleme

altında davranışı Şekil 6.5’de verilen iskelet eğrileri ile tanımlanmıştır. Buna göre Fy

akma dayanımı, Fc maksimum dayanım, Fr artık dayanım olarak tanımlanmıştır.

Rijitlik ve yer değiştirme için; Ks pekleşme rijitliği, Kc tepe sonrası rijitliği, δy akma

yer değiştirmesi, δc maksimum tepe yüküne karşılık gelen yer değiştirmesi ve δr artık

yer değiştirme olarak tanımlanmıştır.

Page 106: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

89

Şekil 6.5 Çevrimsel modeller için iskelet eğrileri (Ibarra ve diğer., 2005).

Modifiye edilmiş Ibarra-Medina-Krawinkler (Mod-IMK) pik-eğilimli ve çevrim

sıkışması histeretik modelleri deprem yüklerine maruz yapı sistemlerinin

değerlendirilmesinde kullanılabilir. Yığılı plastisite yaklaşımında kolon ve kiriş

elemanlar elastik iken Moment (M)- Kesit dönmesi (θ) ilişkisi Şekil 6.6’da verilen

histeretik modelde dayanım ve rijitlik için çevrimsel bozulma parametreleri

çevrimsel davranışı belirlemektedirler. Pik-eğilimli histeretik modelde kolon ve kiriş

eleman uçlarına sıfır-uzunluğa sahip dönel yaylar atanmaktadır (Lignos ve

Krawinkler, 2013).

Şekil 6.6 Pik-eğilimli histeretik model ( Lignos ve Krawinkler, 2012)

Өp Өpc

Page 107: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

90

6.2.2 Lif (Fiber) Esaslı Model

Lif esaslı modeller, ilk olarak 1970’li yıllarda geliştirilmeye başlamıştır. Lif esaslı

model, betonarme yapılarda iki boyut kiriş elemanında enkesitin sıra halinde

katmanlara ya da üç boyutlu kiriş elemanlarda liflere ayrıştırılmasına dayalıdır (Şekil

6.7) (Ranzo ve Petrangeli, 1998).

Şekil 6.7 Lif eleman düzeni (Ranzo ve Petrangeli, 1998).

Kolon- kiriş elemanlar uzunlukları boyunca lif elemanlarla temsil edilen dilimlere

ayrılmış olup kesitlerin Bernoulli-Navier hipotezine uygun olduğu kabul

edilmektedir. Kesitteki her lif beton ya da boyuna donatı alanına karşılık gelmektedir

ve tersinir-tekrarlı yüklerin modellenmesi için uygun malzeme özellikleri

tanımlanmaktadır. Kolon-kiriş elemanlarda davranışın benzeştirilmesi için histeretik

başka bir modelin kullanılması gerekmemektedir. Eleman uzunluğu boyunca

integrasyon noktalarının tanımlı olduğu dilimler arasında, malzemedeki gerilmelerin

sabit olduğu varsayılır (Priestley ve diğer., 2007). Enkesit düzeyinde beton ve donatı

için tek eksenli malzeme özellikleri tanımlanırken eksenel yük ve eğilme etkilerinin

üç boyutlu olarak dikkate alınması ise lif gerilmelerinin integrasyonu ile sağlanır

(Ceresa ve diğer., 2007). Lif esaslı modelleme ile eğilme-etkin kolon ve kiriş

elemanların tepkileri için oldukça iyi sonuçlar elde edilebilmektedir (Pinho ve

Elnashai, 2000).

Page 108: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

91

Lif esaslı modelde, kayma gerilmeleri dikkate alınmamaktadır. Bu nedenle kesme

kuvvetleri ve burulma etkileri, normal kuvvetlerdeki gibi integre edilememektedir.

Bununla beraber, kesme-eğilme etkileşimine maruz narinliği az betonarme kolon ve

perde elemanlarda kayma deformasyonları ihmal edilebilir düzeyde değildir (Ceresa

ve diğer., 2009). Lif esaslı modellerdeki bu sınırlamanın aşılabilmesi için lif

yaklaşımına Timoshenko kiriş teorisi dikkate alınarak kayma deformasyonlarının

dâhil edilmesi konusunda çalışmalar yapılmıştır (Sarıtaş, 2006; Ranzo ve Petrangeli,

1998).

Ceresa ve diğer. (2009) çalışmasında, tersinir-tekrarlı yüklere maruz betonarme

çerçeve tipi yapılarda kolon- kiriş elemanların kesme etkilerinin tahmin edilebilmesi

için lif esaslı kolon-kiriş modeli sunulmuştur. Bu modelde düzlem Timoshenko lif

kolon-kiriş elemanı geliştirilmiş, kesme-eğilme etkileşimi bulunan betonarme

elemanların terisinir yükler altındaki davranışı yeterli yaklaşıklıkla

benzeştirilebilmiştir.

Mostafaei ve Vecchio (2009), tek yönlü artan yükler altında kesme, eğilme ve

eksenel yük etkilerine maruz betonarme kolonların performansa dayalı analizi için

tek eksenli kesme-eğilme modelini geliştirmiştir.

6.3 Yığılı Plastisite Yaklaşımı ile Sayısal Model

N4 ve N5 birleşim bölgesi deney numunelerinin testler sırasındaki çevrimsel

davranışlarının benzeştirilebilmesi amacıyla yığılı plastisite yaklaşımı kullanılmıştır.

Bu yaklaşıma göre Şekil 6.8’de sayısal modeli verilen kolon- kiriş birleşim bölgesi

numunesinde, kısa konsol yüzünde kiriş ucunda sıfır uzunlukta dönel bir yay

tanımlanmıştır. Kolon, kiriş ve kısa konsolun elastik olarak kaldığı kabul edilmiştir.

N4 ve N5 numunelerinin kiriş uçlarındaki dönel yaylar için Şekil 6.6’da verilen Mod-

IMK pik-eğilimli histeretik model parametreleri, Lignos ve Krawinkler (2013)

çalışmasındaki duyarlılık analizleri dikkate alınarak tanımlanmıştır. Moment-kesit

Page 109: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

92

dönmesi ilişkileri ise deneysel çalışmadan belirlenmiştir. Dönel yaylara tanımlı pik-

eğilimli histeretik modelin parametreleri Tablo 6.1’de verilmektedir.

Tablo 6.1 Pik-eğilimli histeretik modelin parametreleri

Pekleşme

oranı

as

Çevrimsel

hasar

parametresi

λs

Yükleme/

Boşaltma

rijitliği

oranı

ck

Pik

öncesi

kesit

dönmesi

Өp

Pik

sonrası

kesit

dönmesi

Өp

Max.

Kesit

dönmesi

Өu

Artık

Dayanım

Oranı

χ

N4 0,15 1,0 2,0 0,035 0,1 0,4 0,75 N5 0,10 1,0 2,0 0,02 0,001 0,05 1,0

Şekil 6.8 N4 ve N5 numuneleri için yığılı plastisite modeli

N4 numunesinin tepe yükü- tepe ötelenme oranı ilişkisi ile yığılı plastisite

yaklaşımına göre elde edilen modeli Şekil 6.9’da verilmektedir. Buna göre

numunede özellikle her çevrimdeki tepe yükü, çevrim içi dayanım azalması ve rijitlik

azalması yönünden numune davranışına benzeştirilmiştir. N5 numunesinin tepe

yükü- tepe ötelenme oranı ilişkisi ile yığılı plastisite yaklaşımı ile elde edilen modeli

Şekil 6.10’da verilmektedir. Buna göre % 3,5 ötelenme oranının ikinci çevrimine

Page 110: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

93

kadar olan ötelenme oranlarında tepe yükü, enerji tüketimi ve rijitlik azalması

açısından oldukça yakın sonuçlar elde edilmiştir. Öte yanda % 3,5 ötelenme oranının

2. çevriminde kiriş alt boyuna donatısının kopması ile dayanımdaki % 35’lik azalma

gözlenmiştir. Ancak son çevrimdeki bu azalma modelde sağlanamamıştır.

Şekil 6.9 N4 numunesi deney verisi ile IMK modelinin tepe yükü-tepe ötelenme oranının

karşılaştırılması

Şekil 6.10 N5 numunesi deney verisi ile IMK modelinin tepe yükü-tepe ötelenme oranının

karşılaştırılması

-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5-300

-200

-100

0

100

200

300Te

pe y

ükü

(kN

)

Ötelenme oranı (%)

Yığılı plastisite modeliN4

-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5

-200

-300

-100

0

100

200

300

Tepe

yük

ü (k

N)

Ötelenme oranı(%)

Yığılı plastisite modeliN5

Page 111: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

94

6.4 Lif Esaslı Yaklaşım ile Sayısal Model

N4 birleşim bölgesi deney numunesinin testler sırasındaki çevrimsel davranışının

benzeştirilebilmesi amacıyla lif esaslı model kullanılmıştır. Şekil 6.11’de hesap

modeli verilen numunede kolon ve kiriş elemanlar kuvvet-esaslı kolon-kiriş elemanı

olarak tanımlanmıştır. Kolon ve kiriş elemanlarda iki adet integrasyon noktası

tanımlanmıştır.

(a)

(b) (c) (d) Şekil 6.11 (a) N4 numunesi için lif esaslı model; (b) kiriş, (c) kolon, (d) kısa konsol en kesiti

Page 112: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

95

Şekil 6.11a’daki lif esaslı hesap modelinde, K1 ve K2 olmak üzere iki adet kiriş

enkesiti verilmektedir. K1 kiriş enkesitinde, plakaya kaynaklı kiriş alt boyuna

donatılarının birim deformasyonları, kopma birim deformasyon kapasitesi

sınırlandırılan bir donatı modeli ile tanımlanmıştır. K2 kiriş enkesitinde ve K1 kirişi

üst boyuna donatılarında ise, donatı çekme testlerine göre kalibre edilen donatı

modeli kullanılmıştır. Birleşimin kolon içerisinde kalan kısmının hasarları deney

sırasında sınırlı kaldığından, bu bölge elastik kolon-kiriş elemanları kullanılarak

modellenmiştir. Şekil 6.11b ve Şekil 6.11c’de verilen kolon ve kiriş en kesitlerinde

kabuk betonu sargısız beton, çekirdek betonu ise sargılı beton olarak modellenmiştir.

Şekil 6.11d’de kısa konsolun kiriş ve kısa konsoldan oluşan lif eleman en kesiti

verilmektedir.

6.4.1 Donatı Çeliği

Lif esaslı modelde donatı çeliği için tek eksenli histeretik malzeme modeli

kullanılmıştır. Kiriş boyuna donatılarının gerilme – birim deformasyon ilişkisi

histeretik malzeme modelindeki köşe noktalar tanımlanarak kalibre edilmiştir.

Histeretik malzeme modelinde, çevrim sıkışması parametreleri 0,5 olarak alınmıştır

(McKenna ve diğer., 2000).

Şekil 6.12 Donatı çeliği için Histeretik malzeme modeli

Lif esaslı modellemede, kirişlerde iki tipte donatı modeli tanımlanmıştır. Donatı

modeli-1, Şekil 6.13’de verilen kiriş üst boyuna donatısı için tanımlanan malzeme

modelidir.

Page 113: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

96

Şekil 6.13 Donatı Modeli-1 için gerilme-birim şekil değiştirme ilişkileri

Prefabrik kirişin uç plakasına kaynaklı alt boyuna donatısında ise Şekil 6.14’de

verilen Donatı modeli-2 tanımlanarak maksimum birim şekil değiştirme (εsm),

maksimum birim deformasyon εsu = 0.15 olmak üzere Priestley (2000) tarafından

önerilen

0.6 (6.1)sm su

denklemine göre εsm = 0.09 ile sınırlandırılmıştır.

Şekil 6.14 Donatı Modeli-2 için gerilme-birim şekil değiştirme ilişkileri

0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.160

100

200

300

400

500

600

700

Birim şekil değiştirme (mm/mm)

Ger

ilme

(MPa

)

Donatı modeli-1Çekme testi

0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.160

100

200

300

400

500

600

700

Birim şekil değiştirme (mm/mm)

Ger

ilme

(MPa

)

Donatı modeli-2Çekme testi

Page 114: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

97

Prefabrik numunelerde kaynaklı bağlantının yakınında boyuna donatıda burkulma

ve sonrasında plakadan kopma gerçekleşmiştir. Monti ve Nuti (1992) çalışmasında,

donatılarda elastik olmayan burkulma etkileri araştırılmış, monotonik ve çevrimsel

yükler etkisinde testler gerçekleştirilmiştir. İki ucu ankastre mesnetli donatıların

uzunluğu L, çapı D olmak üzere, L/D oranı arttıkça burkulma etkilerinin daha

belirgin hale geldiği gözlenmiştir. Şekil 6.15’de farklı L/D oranları için normalize

edilen gerilme-birim deformasyon ilişkileri verilmektedir.

Şekil 6.15 Monotonik testler sonucu normalize edilen gerilme-birim deformasyon ilişkileri (Monti ve

Nuti, 1992).

N4 numunesinde etriye aralığı/boyuna donatı çapı (sh/db) 5,55’tir. Donatı modeli-

1’de burkulma etkilerinin göz önüne alınabilmesi için basınç yönünde, normalize

edilen gerilme – birim deformasyon ilişkileri göz önüne alınarak kalibre edilmiş olup

Şekil 6.16’da verilmektedir.

D = 16 mm (Basınç)D = 20 mm (Basınç)D = 24 mm (Basınç)Çekme testi

Normalize edilen birim deformasyon0 2 4 6 8 10 12 14

0

0.25

0.50

0.75

1.00

1.25

1.50

Normalize edilen birim deformasyon (%)

Nor

mal

ize

edile

n ge

rilm

e

D = 16 mm (Basınç)D = 20 mm (Basınç)D = 24 mm (Basınç)Çekme testi

L/D = 5

L/D = 8

L/D = 11

Page 115: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

98

Şekil 6.16 Donatı modeli-1’de basınç yönü için gerilme-birim şekil değiştirme ilişkisi

6.4.2 Beton

Lif esaslı modelde kolon ve kiriş elemanlardaki beton malzeme modeli Şekil

6.17’de verilmektedir. Burada fc’ sargısız betonun ε0 = % 0.2’deki basınç

dayanımıdır. Betonun basınç dayanımı Fujii beton modeline göre,

200

0

30 0 0 03

0 0

'0.5( ) (6.2)

' ( )( )

c cc

c ccc cc c

c

f EEf

f f f

denklemi ile hesaplanır (Hoshikuma ve diğer., 1997). Betonun başlangıç elastisite

modülü:

5000 ' ( ) (6.3)c cE f MPa

ile elde edilir. Opensees yazılımı kullanılarak kurulan sayısal modeller için Lu ve

Panagiotou (2012) tarafından geliştirilen Concretewbeta adlı malzeme modeli

kullanılmıştır.

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.160

100

200

300

400

500

Birim şekil değiştirme (mm/mm)

Ger

ilme

(MPa

)

Donatı modeli-1 (Basınç)

Page 116: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

99

Sargısız betonda, betonda gerilme beton basınç dayanımına (fc’) ulaştıktan sonra

doğrusal olarak azalarak εu = % 0,4 birim şekil değiştirmesinde sıfıra ulaşır. Sargılı

betonda maksimum beton gerilmesi (fcc), εcc birim şekil değiştirmesinde oluşmaktadır

ve εcs birim şekil değiştirmesinde betonda yumuşama başlamaktadır. Sargılı betonun

gerilme-birim şekil değiştirme ilişkisi sargısız betondaki davranışa benzer şekilde fc’

gerilmesine kadar benzerdir. Mander ve diğer. (1988) çalışmasında verilen ifadelere

bağlı olarak kirişte sargılı beton için εcc = % 0,3; εcu = % 1,1 ve fcc = 49,7 MPa

olarak hesaplanmıştır.

Şekil 6.17 Beton malzeme modeli için gerilme-birim şekil değiştirme ilişkileri

N4 numunesi için lif esaslı model kurularak tepe yükü-tepe yer değiştirmesi

ilişkisi elde edilmiştir. Şekil 6.18’de N4 numunesi ile lif esaslı modelin tepe yükü-

tepe ötelenme oranının karşılaştırması verilmiştir. N4 numunesi testinde plakaya

kaynaklı boyuna donatılar % 3,5 ötelenme oranında plakadan kopmuştur. Lif esaslı

modelde de her iki yönde bu ötelenme oranı sonrasında çevrim içi dayanım

azalmasının sağlandığı görülmektedir. Ayrıca model deneysel çalışmada gözlenen

dayanım ve rijitlik azalmasını yansıtabilmektedir.

Page 117: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

100

Şekil 6.18 N4 numunesi deney verisi ile lif esaslı modelin tepe yükü-tepe ötelenme oranının

karşılaştırılması

-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5-300

-200

-100

0

100

200

300

Tepe

yük

ü (k

N)

Ötelenme oranı(%)

Lif esaslı modelN4

Page 118: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

101

BÖLÜM YEDİ

SONUÇLAR VE ÖNERİLER

Çalışma kapsamında, ülkemizdeki prefabrik yapılarda yaygın bir kullanım alanı

bulan kompozit (ıslak-kaynaklı) moment aktarabilen kolon-kiriş birleşimlerini temsil

eden numuneler deneysel olarak incelenmiş, prefabrik ve monolitik numunelerin

dayanım, rijitlik ve enerji tüketimi bakımından karşılaştırmalı değerlendirmesi

yapılmıştır. Prefabrik numunelerin tersinir-tekrarlı yükler altındaki davranışının

benzeştirilebilebilmesi ve prefabrik yapılarda uygulanabilmesi açısından sayısal

modeller kurulmuştur.

7.1 Tez Çalışmasından Elde edilen Genel Sonuçlar

Monolitik birleşim bölgesi numunesinde, birleşimde donatının sıyrılması nedeni

ile % 3,5 ötelenme oranından itibaren tepe yükü-tepe ötelenme oranı grafiklerinde

çevrim sıkışması gelişmiş, % 3,5 ötelenme oranından itibaren % 5 ötelenme

oranına kadar numunenin rijitlik ve enerji tüketiminde azalma meydana gelmiştir.

Prefabrik numunelerin kiriş alt boyuna donatı-kiriş plakası kaynak hesaplarında

Deprem Yönetmeliği (2007)’de verilen kaynak katsayısı (α) test değişkeni olarak

alınmıştır. Kaynak katsayısı 1,2 ve 2,0 alınan prefabrik numunelerde, ileri

ötelenme oranlarındaki davranışın kiriş alt boyuna donatısında gelişen birim

deformasyonlardaki artışa bağlı olduğu belirlenmiştir.

Prefabrik numunelerde hasarların kesme ve eğilme etkilerine bağlı olarak kısa

konsol bitiminden itibaren kirişte yoğunlaştığı gözlenmiştir. Birleşimde çatlaklar

sınırlı düzeyde kalmıştır.

Donatıların kaynaklanabilirliğini etkileyen faktörler kimyasal içeriğinde yer alan

karbon oranı ve karbon eşdeğeridir. Deneysel çalışmada birleşim bölgesi

numuneleri için karbon oranı ve karbon eşdeğeri sınırlandırılan B420 C donatı

sınıfının kullanılması öngörülmüştür. Prefabrik birleşim bölgesi numunelerinin

testleri gerçekleştirildikten sonra kaynaklı bağlantılarda alınan donatı

numunelerinin kimyasal analiz testleri yaptırılmıştır. Ancak kimyasal analiz

testleri sonucunda N1 numunesinde, kiriş alt boyuna donatısının karbon oranının

Page 119: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

102

B420 C donatı sınıfını sağlamadığı, S420 donatı sınıfını sağladığı belirlenmiştir.

N1 numunesinde diğer prefabrik numunelere göre kiriş boyuna donatılarındaki

karbon oranının yüksek olması bu donatıların kaynaklanabilirliğini etkilemiş ve

kaynaklama sırasında mekanik özellikleri bozulan donatının % 2,2 tepe ötelenme

oranlarında kopmasına neden olmuştur.

Aderans bozulma boyu yaklaşımı ile donatının kaynaklandığı plakadan

kopmasının ileri tepe ötelenme oranlarına taşınması amaçlanmıştır. N2

numunesinde, kiriş alt boyuna donatısında gelişen en büyük çekme birim şekil

değiştirmeleri aderans bozulma boyu bırakılarak belirgin şekilde azaltılmıştır ve

donatılar kaynaklandıkları plakadan % 3,5 ötelenme oranında kopma birim

deformasyonuna ulaşmıştır.

N1,N2,N3 ve N4 prefabrik birleşim bölgesi numunelerinde, tersinir-tekrarlı yükler

etkisi altında kaynaklı bağlantının 20 cm yakınındaki bölgede kiriş alt plakasına

kaynaklı boyuna donatılarda burkulma meydana gelmiştir.

N1-N4 prefabrik birleşim bölgesi numune testleri göz önüne alınarak N5

numunesi oluşturulmuştur. Bu numunede burkulma etkilerini önlemek için kiriş

etriye aralıkları azaltılmış ve orta boyuna donatıları çirozlar ile mesnetlenmiştir.

Ayrıca aderans bozulma boyu da revize edilerek boyuna donatı çapının 10 katı

(10db) olarak alınmıştır. N5 numunesinde donatının aderans bozulma boyunun

çelik kılıf içerisinde bulunması ve kirişte sargının artması ile kısa konsol

yüzünden itibaren boyuna donatıların burkulması önlenmiş, kesme hasarları

azaltılmıştır. N5 numunesinde % 3,5 ötelenme oranının ikinci çevrimine kadar

dayanım azalması gözlenmemiştir. Öte yanda % 3,5 ötelenme oranının ikinci

çevriminde donatının kaynaklandığı plakadan kopması ile dayanım % 35 oranında

azalmıştır.

N3 ve N4 numunelerindeki donatı-plaka kaynaklarında elektrot tipi paramatre

olarak seçilmiştir. Bazik elektrot (E42) kullanılan N4 numunesinde rutil elektrot

(E38) kullanılan N3 numunesine göre dayanım ve enerji tüketimi açısından daha

iyi sonuç elde edilmiştir.

Prefabrik numunelerin testler sırasında gösterdikleri çevrimsel davranışlarının

benzeştirilmesi için N4 ve N5 numuneleri dikkate alınarak yığılı plastisite

yaklaşımı ve lif esaslı yaklaşımla sayısal model çalışmaları yapılmıştır. Yığılı

Page 120: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

103

plastisite yaklaşımında, kiriş uçlarında moment-kesit dönmesi (M-Ө) çevrimsel

ilişkileri tanımlanmıştır. Lif esaslı modelde ise, kaynaklı donatılar için birim

deformasyonların sınırlandırıldığı ve burkulma etkilerini dikkate alan bir donatı

modeli önerilerek analizlerde kullanılmıştır. Her iki yaklaşımda da modellerin

deney verilerini rijitlik ve dayanım azalması bakımından yansıttığı belirlenmiştir.

Kompozit (ıslak-kaynaklı) bağlantıları bulunan prefabrik yapılarda, çalışmada

yığılı plastitiste yaklaşımı veya yayılı plastisite yaklaşımına dayalı lif esaslı

modellerle elde edilen parametreler kullanılarak deprem etkisi altındaki analizler

gerçekleştirilebilir.

7.2 Gelecek Çalışmalar için Öneriler

Monolitik iç birleşimlerde donatı sıyrılmasına bağlı çevrim sıkışmasının

azaltılabilmesi için donatı sayısı artırılıp, çapı azaltılarak deneysel çalışmalar

gerçekleştirilmelidir.

Deprem Yönetmeliği’nde kaynaklı bağlantıların hesabında iç kuvvetlerin 2,0

katsayısı ile artırılması gerektiği belirtilmiştir. Kaynak katsayısı değişken alınarak

üretilen numunelerde, donatıda birim deformasyon kapasitesinde azalma olduğu

saptanmıştır. Bu nedenle kaynaklı bağlantı hesaplarında, yalnızca kuvvet esaslı

yöntemlerle hesap yerine donatı birim deformasyonları sınırlandırılarak şekil

değiştirme esaslı yöntemler de kullanılmalıdır.

Kaynaklı işlem gerektiren prefabrik yapılarda kullanılacak donatıların, karbon

oranı ve karbon eşdeğeri için yönetmeliklerce üst limit getirilen donatı sınıflarının

kullanılması uygun olacaktır.

Prefabrik birleşim bölgelerinde kirişlerde boyuna donatının burkulmasını önlemek

için etriye aralığı/boyuna donatı çapı (sh / db) oranının azaltılması uygun olacaktır.

Deprem yönetmeliği (2007)’de süneklik düzeyi yüksek kirişler için Madde

3.4.4’de sarılma bölgesindeki etriye aralığı en küçük boyuna donatı çapına bağlı

(sk ≤ 8ϕ) olarak verilmiştir. Madde 3.4.4 koşulunun kompozit (ıslak-kaynaklı)

bağlantıları bulunan prefabrik birleşim bölgelerindeki kirişler için “etriye

aralıkları kiriş yüksekliğinin 1/4’ünü, en küçük boyuna donatı çapının 4 katını ve

100 mm’yi aşmayacaktır” şeklinde düzenlenmesi uygun olabilir.

Page 121: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

104

Yalnız eğilme etkilerinin dikkate alındığı lif esaslı modellerde, kesme etkilerinin

de dâhil edilerek sayısal model çalışmalarının yapılması uygun olacaktır.

Prefabrik yapılarda taşıyıcı sistem davranış katsayısının (R) belirlenmesi için,

çalışmada elde edilen lif esaslı ve yığılı plastisite yaklaşımına dayalı modeller

kullanılabilir. Bu amaçla, sayısal modeller kullanılarak Yapı Sismik Performans

Faktörlerinin Belirlenmesi (FEMA P-695, 2009) dokümanında belirtilen

yöntemlerle taşıyıcı sistem davranış katsayısı (R) belirlenebilir.

Page 122: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

105

KAYNAKLAR

American Concrete Institute (2001). ACI 550.1R-01 Emulating cast-in-place

detailing in precast concrete structures. Michigan, U.S.A.

American Concrete Institute (2003). ACI T1.02-03 Special hybrid moment frames

composed of discretely jointed precast and post-tensioned concrete members.

Michigan, U.S.A.

American Concrete Institute (2005). ACI 318.05 Building code requirements for

structural concrete and commentary, American Concrete Institute. Michigan,

U.S.A.

American Concrete Institute (2005). ACI 374.1.05 Acceptance Criteria for Moment

Frames Based on Structural Testing and Commentary. Michigan, U.S.A.

American Concrete Institute. (2013). ACI 550.2R-13 Design guide for connections

in precast jointed systems. Michigan, U.S.A.

Arslan, M. H., Korkmaz, H. H., ve Gulay, F. G. (2006). Damage and failure pattern

of prefabricated structures after major earthquakes in Turkey and shortfalls of the

Turkish Earthquake Code. Engineering Failure Analysis, 13 (4), 537–557.

Ataköy, H. (2012). Ülkemizde üretilen donatı çeliklerindeki kalite problemleri ve TS

708 (2010). Beton Prefabrikasyon, 103, 5-10.

Atalay, H. M. (2010). Moment aktarabilen prefabrike kolon-kiriş birleşimlerinin

tersinir yükler etkisindeki performansı. Doktora Tezi, Kocaeli Üniversitesi,

Kocaeli.

Barin, B., ve Pinchiera, J. (2002). Influence of modelling parameters and

assumptions on the seismic response of existing RC building. A report sponsored

by the U.S. National Science Foundation.

Page 123: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

106

Bayındırlık ve İskan Bakanlığı. (2007). Deprem bölgelerinde yapılacak binalar

hakkında yönetmelik. 26454 Sayılı Resmi Gazete, Ankara.

Ceresa, P., Petrini, L., ve Pinho, R. (2007). Flexure-shear fiber beam-column

elements for modeling frame structures under seismic loading — State of the art.

Journal of Earthquake Engineering, 11 (1), 46-88.

Ceresa, P., Petrini, L., Pinho, R. ve Sousa, R. (2009). A fibre flexure-shear model for

seismic analysis of RC-framed structures. Earthquake Engineering and Structural

Dynamics, 38, 565-586.

Chang, B., Hutchinson, T. C. ve Englekirk, R. E. (2008). Experimental seismic

performance evaluation of innovative beam-column subassemblies. SSRP Report

No. 08/01, University of California, San Diego.

Cheok, G. S., Stone, W. C., ve Lew, H. S. (1993). Performance of 1/3-scale model

precast concrete beam-column connections subjected to cyclic inelastic loads –

Report No.3, NISTR 5246, National Institute of Standard and Technology,

Gaithersburg, MD.

Cheok, G. S., ve Stone, W. C. (1994). Performance of 1/3 scale model precast

concrete beam column connection subjected to cyclic inelastic loads. Report No.

4. Report No. NISTIR 5436, Building and Fire Research Laboratory, NIST,

Gaithersburg, MD, 59.

Cheok, G. S., Stone, W. C., ve Nakaki, S. D. (1996). Simplified design procedure for

hybrid precast concrete connections. NISTIR 5765; 92, February 1996.

Chopra, A. K. (2007). Dynamics of structures (3rd ed.). USA: Prentice Hall.

Doğruöz, İ. (2005). Prefabrike endüstri yapılarının tasarımı, onarımı güçlendirilmesi

ve maliyet karşılaştırılması. Yüksek Lisans Tezi, İ.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü,

İstanbul.

Page 124: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

107

Elliot, K. S. (2002). Precast concrete structures (1st ed.). Britain: Butterworth-

Heinemann.

Englekirk, R. E. (1986). Overview of PCI workshop on effective use of precast

concrete for seismic resistance. PCI Journal, 31 (6), 48-58.

Englekirk, R. (1995). Development and testing of a ductile connector for assembling

precast concrete beams and columns, PCI Journal, 40 (4), 36-51.

Englekirk, R. (2003). Seismic design of reinforced and precast concrete buildings

(1st ed.). USA:Wiley.

Ericson, A. C., ve Warnes, C. E. (1990). Seismic technology for precast concrete

systems,” Concrete Industry Bulletin, Concrete Industry Board, Inc., Spring.

Ersoy, U., ve Tankut, T. (1993). Precast concrete members with welded plate

connections under reversed cyclic loading. PCI Journal, 94-100.

Ertaş, O. (2005). Ductile beam-column connections in precast concrete moment

resisting frames. Doktora Tezi, Boğaziçi Üniversitesi, İstanbul.

Ertaş, O., Özden, Ş. ve Özturan, T. (2006). Prefabrik yapılarda moment aktarabilen

sünek kolon – kiriş birleşimleri, Araştırma Raporu. Türkiye Prefabrik Birliği.

Favvata, M., Izzuddin, B., ve Karayannis, C. G. (2008). Modelling exterior beam-

column joints for seismic analysis of RC frame structures. Earthquake

Engineering and Structural Dynamics, 37 (13), 1527-1548.

Federal Emergency Management Agency (2005). FEMA 440 Improvement of

Nonlinear Static Seismic Analysis Procedures. Washington DC.

Federal Emergency Management Agency (2009). FEMA P-695 Quantification of

building seismic performance factors, Washington DC.

Page 125: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

108

Federal Emergency Management Agency (2011). FEMA P-795 Quantification of

building seismic performance factors: Component equivalency methodology,

Washington DC.

French, C. W., Amu, O., ve Tarzikhan, C. (1989). Connection between precast

elements failure outside connection region. Journal of Structural Engineering,

115 (2), 316- 340.

Giberson, M.F. (1969). Two nonlinear beams with definition of ductility. Journal of

the Structural Division, 95 (ST2),137–157.

Hoshikuma, J., Kawashima, K., Nagaya, K., ve Taylor, A. W. (1997). Stress- strain

model for confined reinforced concrete in bridge piers, Journal of Structural

Engineering, 123(5), 624-633.

Ibarra, L. F., Medina, R. A., ve Krawinkler, H. 2005. Hysteretic models that

incorporate strength and stiffness deterioration. Earthquake Engineering and

Structural Dynamics, 34, 1489-1511.

Im, H., Park, H., ve Eom, T. (2013). Cyclic loading test for reinforced-concrete-

emulated beam-column conection of precast concrete moment frame. ACI

Structural Journal, 110 (1), 115-125.

Karadoğan , F., Yüksel ve E., ve Bal, İ. E. (2012). SAFECAST Araştırma Projesinin

bir parçası olarak iki tip prefabrike dış kolon – kiriş birleşim bölgesi. Beton

Prefabrikasyon, 102, 7-61.

Kaya, M. (2007). Prefabrike yapılarda ard çekmeli kolon-kiriş birleşimlerinin

tersinir yükler altında performansının incelenmesi. Doktora Tezi, Gazi

Üniversitesi, Ankara.

Korkmaz, H. H., ve Tankut,T. (2005). Performance of precast concrete beam-to-

beam connection subject to reversed cyclic loading. Engineering Structures, 27,

1392-1407.

Page 126: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

109

Lignos, D.G., ve Krawinkler, H. (2013). Development and utilization of structural

component databases for performance-based earthquake engineering. Journal of

Structural Engineering, 139, 1382-1394.

Lowes, L. N. ve Altoontash A (2003). Modeling reinforced-concrete beam–column

joints subjected to cycling loading. Journal of Structural Engineering (ASCE) 129

(12), 1686–1697.

Lu, Y., ve Panagiotou, M. (2013). Three-dimensional cyclic beam-truss model for

non-planar reinforced concrete walls, Journal of Structural Engineering, ASCE

Journal of Structural Engineering, published online April 13, 2013.

Mander, J.B., Priestley, M.J.N., ve Park, R. (1988). Theoretical stress-strain model

for confined concrete, Journal of Structural Division (ASCE), 114 (8), 1804-1826.

McKenna, F., Fenves, G. L., ve Scott, M. H. (2000). Open system for earthquake

engineering simulation, Berkeley, CA., University of California.

<http://opensees.berkeley.edu>.

Megenes, G. ve Pampanin, S. (2004). Seismic response of gravity-load design frames

with masonry infills. 13th World Conference on Earthquake Engineering. Canada

August 1-6, 2004.

Monti, G., ve Nuti, C. (1992). Nonlinear behaviour of reinforcing bars including

buckling. Journal of Structural Engineering, 118 (12), 3268-3284.

Mostafaei, H., ve Vecchio, F.J. (2008). Uniaxial shear-flexure model for reinforced

concrete elements. Journal of Structural Engineering, 134, 1538-1547.

Özden, Ş. ve Meydanlı, H. (2003). Seismic response of pre-cast industrial buildings

during 1999 Kocaeli earthquake, SE-40EEE, Skopje Earthquake 40 Years of

European Earthquake Engineering, Skopje, Macedonia.

Page 127: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

110

Özmen, G. ve Zorbozan, M. (2010). Bir Prefabrike Yapı Tasarımı (1. Baskı).

Ankara: Türkiye Prefabrik Birliği.

Park, R., ve Bull, D. K. (1986). Seismic resistance of frames incorporating precast

prestressed concrete beam shells, PCI Journal, 31(4), 54-93.

Park, R. (1989). Evaluation of ductility of structures and structural assemblages from

laboratory testing. Bulletin of the New Zealand National Society for Earthquake

Engineering, 22 (3) 55–166.

Pampanin, S., Priestley, M. J. ve Sritharan, S. (2001). Analytical modeling of the

seismic behaviour of precast concrete frames designed with ductile connections.

Journal of Earthquake Engineering, 5 (3), 239-367, 2001.

Pınarbaşı, S., (2000). Development and seismic performance of a precast concrete

beam– column connection by post tensioning. Yüksek Lisans Tezi. Middle East

Technical University, Ankara.

Pinho, R, ve Elnashai, A.S. (2000). Dynamic collapse testing of a full-scale four

storey RC frame. ISET Journal of Earthquake Engineering, 37 (4), 143–164.

Posada, M. ve Wood, S. (2002). Seismic performance of precast industrial buildings

in Turkey. Proceedings of the 7th U.S. National Conference on Earthquake

Engineering, July 21-25, 2002, Boston, MA.

Priestley, M.J.N. (2000). Performance based seismic design. Proc. 12 World

Conference on Earthquake Engineering, Auckland, New Zeland, paper No 2831.

Priestley, M. J. N. (1991). Overview of PRESSS research program. PCI Journal, 36

(4), 50-57.

Page 128: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

111

Priestley, M.J.N., Calvi, G.M. ve Kowalsky, M.J. (2007). Displacement-Based

Seismic Design of Structures (1st ed.). Italy: IUSS Press.

Ranzo, G., ve Petrangeli M. (1998). A fibre finite beam element with section shear

modelling for seismic analysis of RC structures. Journal of Earthquake

Engineering 2, 443–473.

Restrepo, J. I., Dodd, L. L., Park, R., ve Cooke, N. (1994). Variables affecting cyclic

behavior of reinforcing steel. Journal of Structural Engineering, 120 (11), 3178-

3196.

Restrepo, J., Advanced Seismic Design of Structures, Lecture Notes, University of

California, San Diego, 2012.

Rodriguez, M.E. , Botero, J.C. ve Villa, J. (1999). Cyclic stress-strain behavior of

reinforcing steel including effect of buckling. Journal of Structural Engineering,

125 (6), 605-612.

Rodriguez, M. E., ve Rodriguez, A. (2006). Welding of rebars in reinforced concrete

structures in seismic zones of Mexico must be avoided, Revista de Ingenieria

Sismica, Sociedad Mexicana de Ingenieria Sismica, 75, 69-95.

Rodriguez, M. E., ve Matos, M. T. (2013). Seismic behavior of a type of welded

precast concrete beam-column connection. PCI Journal,Summer,81-94.

Saatcioglu, M., Mitchell, D., Tinawi, R., Gardner, N.J., Gillies, A.G., Ghobarah,A.

ve Lau, D. (2001). The August 17, 1999 Kocaeli (Turkey) earthquake-damage to

structures. Canadian Journal of Civil Engineering, 28 (4), 715–737.

Saritas, A. (2006). Mixed formulation frame element for shear critical steel and

reinforced concrete members. Doktora Tezi, University of California, Berkeley,

USA.

Page 129: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

112

Senel, S. M., ve Kayhan, A. H. (2010). Fragility based damage assessment in

existing precast industrial buildings: A case study for Turkey. Journal of

Structural Engineering and Mechanics, 34(1), 39–60.

Senel, S., ve Palanci, M. (2013). Structural aspects and seismic performance of 1-

story precast buildings in Turkey. Journal of Performance of Constructed

Facilities, 27 (4),437-449.

Sucuoğlu, H. (1995). Öndökümlü Beton Yapı Birleşimlerinin Deprem Dayanımı.

Proje Raporu, TÜBİTAK INTAG 501 (MAG 739/A).

TS 708 (2010). Çelik- betonarme için donatı çeliği

TS EN ISO 2560 (2013). Kaynak sarf malzemeleri –alaşımsız ve ince taneli

çeliklerin elle yapılan metal ark kaynağı için örtülü elektrotlar- Sınıflandırma

Zermeno, M., Fuentes,A., ve Aire, C. (1992). Cyclic lateral load response of beam-

column connections for precast construction. Internal report 1704. Instituto de

Ingenieria, UNAM, Mexico City, Mexico.

Zhao, J., ve Sritharan, S. (2007). Modeling of strain penetration effects in fiber-based

analysis of reinforced concrete structures. ACI Structrual Journal, 104 (2), 133-

141.

Page 130: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

113

EKLER

EK-A. NUMUNELERİN BETONARME HESAPLARI

EK-B. DENEY NUMUNELERİNİN ÜRETİM AŞAMALARI

EK-C. OPENSEES VERİ ANALİZ DOSYALARI

Page 131: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

114

EK A. NUMUNELERİN BETONARME HESAPLARI

A.1. Numunelerin Özellikleri

Beton sınıfı:C35,

Donatı sınıfı: B420 C, S420

N1,N2 Numuneleri (α=2.0),

N3,N4 VE N5 Numuneleri (α=1,2)

Şekil A.1 Prefabrik numuneler

Page 132: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

115

A.2. Betonarme Hesaplar

A.2.1 Kesit Moment Kapasiteleri

Kolon moment – eğrilik ilişkileri elde edilerek Şekil 2‘de verilmiştir. Birleşim

numunelerine kolon eksenel yük kapasitesinin % 10’u oranında eksenel yük deney

süresince uygulanacaktır. Kolon Moment – Eğrilik ilişkileri bu yük değeri dikkate

alınarak belirlenmiştir.

Kiriş taşıma gücü momenti: Mr = 150 kNm , Mp = 210 kNm olarak

hesaplanmıştır.

Şekil A.2 Prefabrik numuneler

Kolon yüzünde kirişte plastik mafsal geliştiği anda kiriş ve kolonda gelişen uç

kuvvetleri:

Vb x 1.6m = 210 kNm; Vb = 131 kN

Vc

Page 133: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

116

A.2.1 Kiriş Kesme Hesabı

50 12.54cs cm ,

8 8.1,8 14.4c ls cm , Kiriş sarılma bölgesinde TDY koşulları

15cs cm

Vb = 131 kN

Seçilen etriye: 10 /10; 1.58swA mms

s s ykdV A xf xs

= 3502 78.5 420100

x x x =230 kN (yalnızca etriyeler dahi yeterli)

0.8 0.65 0.35 35 300 450cV x x x x x =143 kN (Kesme çatlakları Mp’ye ulaşıldığında

belirginleşir)

Buna göre seçilen 10 /10; 1.58swA mms

uygundur.

Page 134: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

117

A.2.2 Kolon Kesme Hesabı

(max)

2 1.8 131 2052.3H

x xP

Beton katkısı : 0,8.0,65. . . . 1 0,07. dc ctd

c

NV f b dA

;

Nd = 600 kN (deney süresince kolona uygulanacak eksenel yük) olmak üzere,

600000 3,75 7(400 400 )

NMPa MPad

mm mmc

NA x

(uygun)

0.8 0.65 0.35 35 400 350cV x x x x x = 150 kN

( ) (313200 0) 2.38. 420.360

sh e c

ywk

A V V mms f d

Sarılma bölgesinde :

bk = (40 – 2.2 – 2.0.8/2) = 35 cm

Ack = (35 x 35) = 1225 cm2 , Ac = (40 x 40) = 1600 cm2

PH

131 kN 131 kN

Page 135: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

118

1600 1,306 1, 251225

c

ck

AA

buna göre;

Deprem Yönetmeliği 3.3.4’te 0,2d ck ckN A f olması durumunda (a) ile (b) ile

verilen ifadelerden en az 2/3’ü minimum enine donatı olarak kullanılacaktır.

a) 0,30 1sh c ckk

ck ywk

A A fxb x xs A f

ve b) 0,075sh ck

kywk

A fxsxb xs f

olmalıdır.

a) 35 20.30 350 1,306 1 1,78420 3

shA x x x x mms

;

b) 35 20.075 350 1,46420 3

shA x x x mms

1,78shA mms olmalıdır; s=80 mm ve 10 seçilirse (Tek dış etriye, n=2)

Seçilen etriye: 10/80mm ; Ash = 158 mm2

Şekil A.3 Kolon en kesiti

12Ø22

Page 136: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

119

A.2.3 Kolon – Kiriş Birleşimlerinin Kesme Güvenliği

1 2[1,25. .( ) ]e yk s s kolV f A A V ; Vkol = min (Va, Vü),

Vkol = 200 kN alınırsa;

[1.25 420 (762 762) 200]eV x x = 587.5 kN

0, 45. . .e j cdV b h f (Kuşatılmamış birleşimlerde)

1 22.min( , )jb b b , b1 = b2 = 200 mm

bj = 400 mm

587.5 0,45 400 400 35 2520eV kN x x x kN (sağlanmıştır)

A.2.4 Kısa Konsol Hesabı:

Şekil A.3 Kısa konsol

1

2

3

Page 137: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

120

A.3 Kaynak Hesapları

A.3.2 N1 ve N2 Numuneleri

A.3.2.1 Ana Donatı – Plaka Kaynak Hesapları:

Alt donatının aktığı anda gelişen kuvvet değeri: Fsy = 320 kN

Alt donatı – plaka kaynak boyunun belirlenmesindeki kuvvet değeri donatının aktığı

anda gelişen Fsy kuvvetinin 2 katı olarak alınmıştır.

max ii

i

T xATA

, 1320 2 213.3

3xT kN

Kaynak kalınlığı : 0.3a x ve 0.7a xt

0.3 18 5.4a x mm , 0.7 10 7a x mm

aseç = 3 mm

,max

,2i

kaynakk hes

Tl

xax , , ,k hes k em = 110 MPa

213300 323.22 3 110

N

kaynakl mmx x

,min 323.2 2 3 329T kaynakl x mm

Seçilen lT,kaynak = 340 mm > 329mm

Numuneler için kısa konsol boyu 450 mm seçilmiştir.

Page 138: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

121

A.3.2.2 Levhalar Arası Kaynak Hesabı

Levha Kalınlığı (t) : 10 mm

Kaynak kalınlığı (a) : min0.7t =0.7 x 10 = 7 mm

aseç = 7 mm

Tmax = 3 x 213 =639 kN

max,

,

639000 830(7 110)

N

k hesk hes

Tl mmax x

lk = (2 x 430 - 4x7) = 832 mm

lk = 832 mm > lk,hes = 830 mm

A.3.2 N3-N5 Numuneleri

A.3.1.1 Ana Donatı – Plaka Kaynak Hesapları:

Alt donatının aktığı anda gelişen kuvvet değeri: Fsy = 320 kN

Alt donatı – plaka kaynak boyunun belirlenmesindeki kuvvet değeri donatının aktığı

anda gelişen Fsy kuvvetinin 1.2 katı olarak alınmıştır.

max ii

i

T xATA

, 1320 1.2 128

3xT kN

Kaynak kalınlığı : 0.3a x ve 0.7a xt

0.3 18 5.4a x mm , 0.7 10 7a x mm

Page 139: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

122

aseç = 3 mm

,max

,2i

kaynakk hes

Tl

xax , , ,k hes k em = 110 MPa

128000 193.92 3 110

N

kaynakl mmx x

,min 193.9 2 3 199.9T kaynakl x mm

Seçilen lT,kaynak = 200 mm > 199.9 mm

A.3.1.2 Levhalar Arası Kaynak Hesabı:

Levha Kalınlığı (t) : 10 mm

Kaynak kalınlığı (a) : min0.7t =0.7 x 10 = 7 mm

aseç = 7 mm

Tmax = 3 x 128 =384 kN

max,

,

384000 498.7(7 110)

N

k hesk hes

Tl mmax x

lk = (2 x 270 - 4x7) = 512 mm

lk = 512 mm > lk,hes = 498.7 mm

Page 140: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

123

A.4 Aderans Bozulma Boyu Hesabı

Şekil A.4 Prefabrik N3 numunesinde aderans bozulma boyu bırakılması

Δ: % 4 göreli kat ötelenme oranında kolon – kiriş ara yüzünde açılmaya bağlı

donatıdaki uzama

s susp unbL L

,

0.022sp yk blL f d

1.Donatının kopma birim deformasyon limiti

4143

100 2

h

b sus cc

sd

denklemi ile

4 100143 180.004 ,

100s

xx

0.150.062 0.0752s

Page 141: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

124

2.Kirişte %4 göreli kat ötelenme oranına bağlı max. Eğrilik

Şekil A.5 Göreli kat ötelenme oranı - kiriş uç dönmesi ilişkisi (Pampanin v.d. 2001)

1b

chL

0.04 0.0454001

3600

b

2( )1 ( 0.5 )3

y bn pb u p bn p

bn

L LL L L

L

21 0.01 (1.6 0.25)0.045 0.25 (1.6 0.125)1.6 3 um

0.179(1/ )u m

Kolon

Birleşim

Kiriş

Page 142: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

125

3.Donatıda %4 göreli kat ötelenme oranındaki uzama

Donatının kopma birim deformasyon limitinin max eğriliğin olduğu anda oluştuğu

dikkate alınırsa;

( )s

ud c

0.062 0.179; 0.114(0.46 )

c mc

( )b d c

0.045(0.46 0.114) 0.016m

4.Aderanssız Boy (Lunb) belirlenmesi

0.022 ( )sp yk blL f d MPa

0.022 420 18 166.3spL x x mm

s susp unbL L

160.062166.3 unbL

,

91.8unbL mm

Page 143: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

126

EK-B. DENEY NUMUNELERİNİN ÜRETİM AŞAMALARI

Dere Prefabrik üretim tesislerinde monolitik ve prefabrik numunelerin hazırlıkları

yapılmıştır.

Kiriş alt boyuna donatılarının ve etriyelerin plakaya kaynaklanması

Şekil B.1 Kiriş boyuna donatılarının plakaya kaynaklanması

Şekil B.2 Kiriş etriyelerinin ek plakalara kaynaklanması

Page 144: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

127

Gerinim pullarının (strain gauge) kolon ve kiriş elemanlarda hasarların

yoğunlaşabileceği olası kesitlere yerleşimi

Şekil B.3 Kirişte alt boyuna donatılarda gerinim pullarının yerleşimi

Şekil B.4 Kolonda birleşime gerinim pullarının yerleşimi

Page 145: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

128

Kolon ve kiriş elemanların beton dökümü

Şekil B.5 Kolonda beton dökümü

Şekil B.6 Kirişlerin beton dökümü

Page 146: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

129

Prefabrik birleşim bölgesi numunelerinin D.E.Ü. Yapı Mühendisliği

Laboratuarı’nda montajı

Şekil B.7 Kolonun düşey konuma getirilmesi ve kirişlerin mesnetlenmesi

Şekil B.8 Kirişlerin kısa konsol plakalarına kaynaklanması

Page 147: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

130

Tamamlayıcı beton (topping betonu) dökülmesi

Şekil B.9 Kirişlere ve birleşime tamamlayıcı beton için kalıp hazırlığı

Şekil B.10 Tamamlayıcı beton dökümü

Page 148: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

131

EK-C. OPENSEES VERİ ANALİZ DOSYALARI

C1. YIĞILI PLASTİSİTE MODELİ (N3 Numunesi)

# Remove existing model

wipe

##################################################################################

#################

# Set Up & Source Definition

##################################################################################

#################

# UNITS kips, inch

# Create ModelBuilder (with two-dimensions and 2 DOF/node)

model basic -ndm 2 -ndf 3;

set dataDir datafiber; # opening data file

file mkdir $dataDir;

source DisplayPlane.tcl; # procedure for displaying a plane in model

source DisplayModel2D.tcl; # procedure for displaying 2D perspective of model

source rotSpring2DModIKModel.tcl; # procedure for defining a rotational spring (zero-length

element)

# Define Analysis Type

set ltype "Cyc"; set dispfile [open "Cyc.txt" r]; # Imposed Displacement History

# Define Building Geometry, Nodes, and Constraints

#nodes

node 1 0. 0.;

node 2 -71. 48.5;

node 3 71. 48.5;

node 4 0 91.;

node 5 0. 38.5;

node 6 -20. 48.5 ;

node 7 -20. 48.5 ;

node 8 -8. 48.5 ;

Page 149: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

132

node 9 8. 48.5 ;

node 10 20. 48.5 ;

node 11 20. 48.5 ;

node 12 0. 58.5;

node 13 0. 48.5;

# Assigning parameters for displacement control

set IDctrlNode 4;

set IDctrlDOF 1;

# fix supports at the base of the column

fix 1 1 1 0;

fix 2 0 1 0;

fix 3 0 1 0;

# define geometric transformation: performs a linear geometric transformation of beam stiffness and

resisting force from the basic system to the global-coordinate system

set ColTransfTag 1; # associate a tag to column transformation

geomTransf Linear $ColTransfTag;

# define geometric transformation: performs a linear geometric transformation of beam stiffness and

resisting force from the basic system to the global-coordinate system

set BeamTransfTag 2; # associate a tag to column transformation

geomTransf Linear $BeamTransfTag;

# element connectivity:

element elasticBeamColumn 1 1 5 1000 100000 100000 $ColTransfTag;;

element elasticBeamColumn 2 12 4 1000 100000 100000 $ColTransfTag;;

element elasticBeamColumn 3 2 6 1000 100000 100000 $ColTransfTag;;

element elasticBeamColumn 4 11 3 1000 100000 100000 $ColTransfTag;;

element elasticBeamColumn 5 7 8 1000 100000 100000 $ColTransfTag;

element elasticBeamColumn 6 8 13 1000 100000 100000 $ColTransfTag;

element elasticBeamColumn 7 13 9 1000 100000 100000 $ColTransfTag;

element elasticBeamColumn 8 9 10 1000 100000 100000 $ColTransfTag;

element elasticBeamColumn 9 5 13 1000 100000 100000 $ColTransfTag;

element elasticBeamColumn 10 12 13 1000 100000 100000 $ColTransfTag;

Page 150: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

133

# Define Rotational Springs for Plastic Hinges

# define rotational spring properties and create spring elements using

"rotSpring2DModIKModel" procedure

# rotSpring2DModIKModel creates a uniaxial material spring with a peak-oriented hysteretic

response based on Modified Ibarra Krawinkler Deterioration Model

# references provided in rotSpring2DModIKModel.tcl

set K0 120000.; # elastic stiffness

set as_Plus 0.1; # strain hardening ratio for positive loading direction

set as_Neg 0.15; # strain hardening ratio for negative loading direction

set My_Plus 1700.; # effective yield strength for positive loading

direction

set My_Neg -1700.; # effective yield strength for negative loading

direction (negative value)

set Lamda_S 1.0; # Cyclic deterioration parameter for strength deterioration [see

definitions in Lignos and Krawinkler (2011)]

set Lamda_C 1.0; #Cyclic deterioration parameter for post-capping strength

deterioration [see definitions in Lignos and Krawinkler (2011)]

set Lamda_A 1.0; #Cyclic deterioration parameter for acceleration reloading stiffness

deterioration [see definitions in Lignos and Krawinkler (2011)]

set Lamda_K 1.0; # Cyclic deterioration parameter for unloading stiffness

deterioration [see definitions in Lignos and Krawinkler (2011)]

set c_S 1.0; #rate of strength deterioration. The default value is 1.0.

set c_C 1.0; #rate of post-capping strength deterioration. The default value is 1.0.

set c_A 2.0; #rate of accelerated reloading deterioration. The default value is 1.0.

set c_K 2.0; #rate of unloading stiffness deterioration. The default value is 1.0.

set theta_p_Plus 0.035; # pre-capping rotation for positive loading direction

(often noted as plastic rotation capacity)

set theta_p_Neg 0.035; # pre-capping rotation for negative loading direction

(often noted as plastic rotation capacity) (must be defined as a positive value)

set theta_pc_Plus 0.1; # post-capping rotation for positive loading direction

set theta_pc_Neg 0.1; # post-capping rotation for negative loading direction (must be

defined as a positive value)

set Res_Pos 0.75; # residual strength ratio for positive loading direction

set Res_Neg 0.75; #residual strength ratio for negative loading direction (must be

defined as a positive value)

set theta_u_Plus 0.4; # ultimate rot capacity for pos loading

set theta_u_Neg 0.3; # ultimate rot capacity for neg loading

Page 151: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

134

set D_Plus 1.0; # rate of cyclic deterioration for pos loading

set D_Neg 1.0; # rate of cyclic deterioration for neg loading

# define beam springs

#beam springs at Floor 2

rotSpring2DModIKModel 100 6 7 $K0 $as_Plus $as_Neg $My_Plus $My_Neg $Lamda_S

$Lamda_C $Lamda_A $Lamda_K $c_S $c_C $c_A $c_K $theta_p_Plus $theta_p_Neg

$theta_pc_Plus $theta_pc_Neg $Res_Pos $Res_Neg $theta_u_Plus $theta_u_Neg $D_Plus $D_Neg;

#Rotational Spring Procedure

rotSpring2DModIKModel 101 10 11 $K0 $as_Plus $as_Neg $My_Plus $My_Neg $Lamda_S

$Lamda_C $Lamda_A $Lamda_K $c_S $c_C $c_A $c_K $theta_p_Plus $theta_p_Neg

$theta_pc_Plus $theta_pc_Neg $Res_Pos $Res_Neg $theta_u_Plus $theta_u_Neg $D_Plus $D_Neg;

set P 100.;

pattern Plain 1 Constant {

load 4 0 [expr (-$P)] 0

}

# Define RECORDERS

recorder Node -file $dataDir/DFree.out -load -node $IDctrlNode -dof 1 disp;

# displacements of free nodes

recorder Node -file $dataDir/RBase.out -time -node 1 -dof 1 reaction;

# support reaction

# Gravity-analysis parameters -- load-controlled static analysis

set Tol 1.0e-6; # convergence tolerance for test

constraints Plain; # how it handles boundary conditions

numberer Plain; # renumber dof's to minimize band-width (optimization), if you

want to

system BandGeneral; # how to store and solve the system of equations in the analysis

test NormDispIncr $Tol 6 ; # determine if convergence has been achieved at the end

of an iteration step

algorithm Newton ; # use Newton's solution algorithm: updates tangent

stiffness at every iteration

set NstepGravity 10; # apply gravity in 10 steps

set DGravity [expr 1./$NstepGravity]; # first load increment;

integrator LoadControl $DGravity; # determine the next time step for an analysis

Page 152: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

135

analysis Static; # define type of analysis static or transient

analyze $NstepGravity; # apply gravity

# ------------------------------------------------- maintain constant gravity loads and reset time to zero

loadConst -time 0.0

# Define DISPLAY -------------------------------------------------------------

DisplayModel2D nill;

puts "Model Built"

proc rotSpring2DModIKModel {eleID nodeR nodeC K asp asn Myp Myn LS LC LA LK cS cC cA

cK th_pp th_pn th_pcp th_pcn Resp Resn th_up th_un Dp Dn} {

#

# Create the zero length element

uniaxialMaterial ModIMKPeakOriented $eleID $K $asp $asn $Myp $Myn $LS $LC $LA $LK $cS

$cC $cA $cK $th_pp $th_pn $th_pcp $th_pcn $Resp $Resn $th_up $th_un $Dp $Dn;

element zeroLength $eleID $nodeR $nodeC -mat $eleID -dir 6

# Constrain the translational DOF with a multi-point constraint

# retained constrained DOF_1 DOF_2 ... DOF_n

equalDOF $nodeR $nodeC 1 2

# Static Reversed - Cyclic Analysis

source precast2.tcl

# Assigning parameters for displacement control

set IDctrlNode 4;

set IDctrlDOF 1;

# APPLY IMPOSED DISPLACEMENTS ---------------------------------------------------------------------

puts "Apply imposed displacements .....";

set H 1.0;

Page 153: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

136

set iPushNode "4";

pattern Plain 2 Linear {

foreach PushNode $iPushNode {

load $PushNode [expr ($H)] 0 0;

}

}

source LibAnalysisStaticParameters.tcl;

# PARAMETERS OF LOADING DISPLACEMENT ---------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------

set D1 0.0;

set Nstep 1;

set fmt1 "%s Cyclic analysis: CtrlNode %.3i, dof %.1i, Disp=%.4f %s"; # format for

screen/file output of DONE/PROBLEM analysis

# LOOP FOR DISPLACEMENT CONTROL -------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------

while {[gets $dispfile temp] > 0} {

foreach D2 $temp {

set DLoad [expr {($D2 - $D1)/$Nstep}];

puts [expr {$D1 + $Nstep*$DLoad}];

test EnergyIncr 1.e-6 6

algorithm Newton

integrator DisplacementControl $IDctrlNode $IDctrlDOF $DLoad

analysis Static

set ok [analyze 1]

# ----------------------------------------------if convergence failure----------------

---------

if {$ok != 0} {

# if analysis fails, we try some other stuff

# performance is slower inside this loop global

maxNumIterStatic; # max no. of iterations performed before "failure to converge" is ret'd

if {$ok != 0} {

puts "Trying Newton with Initial Tangent .."

Page 154: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

137

test EnergyIncr 1.e-6 200

algorithm Newton -initial

integrator DisplacementControl $IDctrlNode $IDctrlDOF

$DLoad

analysis Static

set ok [analyze 1]

}

if {$ok != 0} {

puts "Trying Newton with Initial Tangent 1/10 dincr.."

for {set j 0} {$j < 10} {set j [expr $j + 1]} {

test EnergyIncr 1.e-6 400

algorithm Newton -initial

integrator DisplacementControl $IDctrlNode

$IDctrlDOF [expr $DLoad/10.];

analysis Static

set ok [analyze 1]

if {$ok != 0} {

puts "Trying Newton with Initial

Tangent 1/100 dincr .."

for {set jj 0} {$jj < 10} {set jj [expr $jj

+ 1]} {

test EnergyIncr 1.e-4 800

algorithm Newton -initial

integrator DisplacementControl

$IDctrlNode $IDctrlDOF [expr $DLoad/100.];

analysis Static

set ok [analyze 1]

if {$ok != 0} {

test EnergyIncr 1.e-3

2000 1

algorithm Newton -

initial

integrator

DisplacementControl $IDctrlNode $IDctrlDOF [expr $DLoad/100.];

analysis Static

set ok [analyze 1]

}

if {$ok != 0} {

Page 155: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

138

set putout [format

$fmt1 "PROBLEM" $IDctrlNode $IDctrlDOF [nodeDisp $IDctrlNode $IDctrlDOF] $LunitTXT]

puts $putout

remove recorders;

return;

}; # end if

}

}

}

}

if {$ok != 0} {

set putout [format $fmt1 "PROBLEM" $IDctrlNode

$IDctrlDOF [nodeDisp $IDctrlNode $IDctrlDOF] $LunitTXT]

puts $putout

remove recorders;

return;

}; # end if

}; # end if

# -----------------------------------------------------------------------------------------

------------

set D1 $D2; # move to next step

}; # end i

};

if {$ok != 0 } {

puts [format $fmt1 "PROBLEM" $IDctrlNode $IDctrlDOF [nodeDisp $IDctrlNode

$IDctrlDOF] $LunitTXT]

} else {

puts [format $fmt1 "DONE" $IDctrlNode $IDctrlDOF [nodeDisp $IDctrlNode $IDctrlDOF]

$LunitTXT]

}

remove recorders

Page 156: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

139

C2. LİF ESASLI MODEL (N4 Numunesi)

# Remove existing model wipe ###############################################################################

#################### # Set Up & Source Definition

###############################################################################

#################### # Create ModelBuilder (with two-dimensions and 2 DOF/node) model basic -ndm 2 -ndf 3; set dataDir datafiber; # opening data file file mkdir $dataDir; source DisplayPlane.tcl; # procedure for displaying a plane in model source DisplayModel2D.tcl; # procedure for displaying 2D perspective of model # Define units set in 1.; # define basic units -- output units set kips 1.; # define basic units -- output units set sec 1.; # define basic units -- output units set LunitTXT "in"; # define basic-unit text for output set FunitTXT "kips"; # define basic-unit text for output set TunitTXT "sec"; # define basic-unit text for output set PI [expr 2*asin(1.0)]; ###############################################################################

#################### # Define Analysis Type

###############################################################################

#################### set ltype "Cyc"; set dispfile [open "Cyc.txt" r]; # Imposed Displacement History ###############################################################################

#################### # Define Building Geometry, Nodes, and Constraints

###############################################################################

#################### #nodes node 1 0. 0.; node 2 -70.9 48.4; node 3 70.9 48.4; node 4 0. 90.9; node 5 -58.1 48.4; node 6 -45.3 48.4; node 7 -32.5 48.4 ; node 8 -19.7 48.4 ; node 9 -7.9 48.4; node 10 0. 48.4; node 11 7.9 48.4; node 12 19.7 48.4 ;

Page 157: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

140

node 13 32.5 48.4 ; node 14 45.3 48.4; node 15 58.1 48.4; node 16 0. 38.6; node 17 0. 58.3; # Assigning parameters for displacement control set IDctrlNode 4; set IDctrlDOF 1; # fix supports at the base of the column fix 1 1 1 0; fix 2 0 1 0; fix 3 0 1 0; ###############################################################################

#################### # Define Materials

###############################################################################

#################### # MATERIAL PROPERTIES # Concrete #Core concrete # uniaxialMaterial ConcretewBeta $matTag $fpc $ec0 $fcint $ecint $fcres $ecres $ft $ftint $etint

$ftres $etres <-lambda $lambda> <-alpha $alpha> <-beta $bint $ebint $bres $ebres> <-M $M> <-E $Ec> <-conf $fcc $ecc>

# uniaxialMaterial Concrete01 1 -8. -0.004 -5. -0.015; uniaxialMaterial ConcretewBeta 1 -8.0 -0.004 -5.0 -0.015 -5.0 -0.015 0. 0. 0. 0. 0.; # uniaxialMaterial ConcretewBeta $matTag $fpc $ec0 $fcint $ecint $fcres $ecres $ft $ftint $etint

$ftres $etres <-lambda $lambda> <-alpha $alpha> <-beta $bint $ebint $bres $ebres> <-M $M> <-E $Ec> <-conf $fcc $ecc>

# uniaxialMaterial Concrete01 2 -6. -0.002 0. -0.005; uniaxialMaterial ConcretewBeta 2 -6.0 -0.002 -3.0 -0.003 0. -0.005 0. 0. 0. 0. 0.; # Steel # uniaxialMaterial Steel02 $matTag $Fy $E $b $R0 $cR1 $cR2 # uniaxialMaterial Hysteretic $matTag $s1p $e1p $s2p $e2p <$s3p $e3p> $s1n $e1n $s2n $e2n

<$s3n $e3n> $pinchX $pinchY $damage1 $damage2 <$beta> # uniaxialMaterial Hysteretic 8 71. 0.004 85. 0.1 -71. -0.004 -71. -0.1 1. 1. 0.0 0.0; # uniaxialMaterial Hysteretic $matTag $s1p $e1p $s2p $e2p <$s3p $e3p> $s1n $e1n $s2n $e2n

<$s3n $e3n> $pinchX $pinchY $damage1 $damage2 <$beta> uniaxialMaterial Hysteretic 8 68. 0.004 85. 0.08 87. 0.13 -68. -0.004 -68. -0.08 -68. -0.13 0.5 0.5

0.0 0.0; uniaxialMaterial MinMax 9 8 -max 0.09

Page 158: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

141

##################################################################################################

# Define Sections

###################################################################################################

# set some paramaters set colWidth 16.; set colDepth 16.; set cover 2.; set As1 0.589; # area of 18 mm rebars # set some paramaters set beamWidth 11.8; set beamDepth 19.7; # set some paramaters set corbelWidth 11.8; set corbelDepth 27.5; set cover 1.5; set As2 0.394; # area of 18 mm rebars # some variables derived from the parameters set y1 [expr $colDepth/2.0] set z1 [expr $colWidth/2.0] set y2 [expr $beamDepth/2.0] set z2 [expr $beamWidth/2.0] set y3 [expr $corbelDepth/2.0] set z3 [expr $corbelWidth/2.0] section Fiber 1 { # Create the concrete core fibers patch rect 2 10 1 [expr $cover-$y1] [expr $cover-$z1] [expr $y1-$cover] [expr $z1-$cover] # Create the concrete cover fibers (top, bottom, left, right) patch rect 2 10 1 [expr -$y1] [expr $z1-$cover] $y1 $z1 patch rect 2 10 1 [expr -$y1] [expr -$z1] $y1 [expr $cover-$z1] patch rect 2 2 1 [expr -$y1] [expr $cover-$z1] [expr $cover-$y1] [expr $z1-$cover] patch rect 2 2 1 [expr $y1-$cover] [expr $cover-$z1] $y1 [expr $z1-$cover] # Create the reinforcing fibers (left, middle, right) layer straight 10 4 $As1 [expr $y1-$cover] [expr $z1-$cover] [expr $y1-$cover] [expr $cover-

$z1] layer straight 10 2 $As1 [expr 2.2] [expr $z1-$cover] [expr 2.2] [expr $cover-$z1] layer straight 10 2 $As1 [expr -2.2] [expr $z1-$cover] [expr -2.2] [expr $cover-$z1] layer straight 10 4 $As1 [expr $cover-$y1] [expr $z1-$cover] [expr $cover-$y1] [expr $cover-

$z1] } section Fiber 2 { # Create the concrete core fibers

Page 159: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

142

patch rect 2 10 1 [expr $cover-$y2] [expr $cover-$z2] [expr $y2-$cover] [expr $z2-$cover] # Create the concrete cover fibers (top, bottom, left, right) patch rect 2 10 1 [expr -$y2] [expr $z2-$cover] $y2 $z2 patch rect 2 10 1 [expr -$y2] [expr -$z2] $y2 [expr $cover-$z2] patch rect 2 2 1 [expr -$y2] [expr $cover-$z2] [expr $cover-$y2] [expr $z2-$cover] patch rect 2 2 1 [expr $y2-$cover] [expr $cover-$z2] $y2 [expr $z2-$cover] # Create the reinforcing fibers (left, middle, right) layer straight 10 3 $As2 [expr $y2-$cover] [expr $z2-$cover] [expr $y2-$cover] [expr $cover-

$z2] layer straight 10 3 $As2 [expr $cover-$y2] [expr $z2-$cover] [expr $cover-$y2] [expr $cover-

$z2] } section Fiber 3 { # Create the concrete core fibers patch rect 2 10 1 [expr $cover-$y3] [expr $cover-$z3] [expr $y3-$cover] [expr $z3-$cover] # Create the concrete cover fibers (top, bottom, left, right) patch rect 1 10 1 [expr -$y3] [expr $z3-$cover] $y3 $z3 patch rect 1 10 1 [expr -$y3] [expr -$z3] $y3 [expr $cover-$z3] patch rect 1 2 1 [expr -$y3] [expr $cover-$z3] [expr $cover-$y3] [expr $z3-$cover] patch rect 1 2 1 [expr $y3-$cover] [expr $cover-$z3] $y3 [expr $z3-$cover] # Create the reinforcing fibers (left, middle, right) layer straight 8 3 $As2 [expr $y3-$cover] [expr $z3-$cover] [expr $y3-$cover] [expr $cover-

$z3] layer straight 8 3 $As2 [expr -3.35] [expr $z3-$cover] [expr -3.35] [expr $cover-$z3] layer straight 8 2 $As2 [expr $cover-$y3] [expr $z3-$cover] [expr $cover-$y3] [expr $cover-

$z3] layer straight 8 2 $As2 [expr -5.85] [expr $z3-$cover] [expr -5.85] [expr $cover-$z3] layer straight 8 2 $As2 [expr -8.55] [expr $z3-$cover] [expr -8.55] [expr $cover-$z3] layer straight 8 2 $As2 [expr -11.25] [expr $z3-$cover] [expr -11.25] [expr $cover-$z3] layer straight 8 2 $As2 [expr -13.9] [expr $z3-$cover] [expr -13.9] [expr $cover-$z3] } section Fiber 4 { # Create the concrete core fibers patch rect 2 10 1 [expr $cover-$y2] [expr $cover-$z2] [expr $y2-$cover] [expr $z2-$cover] # Create the concrete cover fibers (top, bottom, left, right) patch rect 2 10 1 [expr -$y2] [expr $z2-$cover] $y2 $z2 patch rect 2 10 1 [expr -$y2] [expr -$z2] $y2 [expr $cover-$z2] patch rect 2 2 1 [expr -$y2] [expr $cover-$z2] [expr $cover-$y2] [expr $z2-$cover] patch rect 2 2 1 [expr $y2-$cover] [expr $cover-$z2] $y2 [expr $z2-$cover] # Create the reinforcing fibers (left, middle, right) layer straight 10 3 $As2 [expr $y2-$cover] [expr $z2-$cover] [expr $y2-$cover] [expr $cover-

$z2] layer straight 10 1 $As2 [expr $cover-$y2] [expr $z2-$cover] [expr $cover-$y2] [expr $cover-

$z2] layer straight 9 2 $As2 [expr $cover-$y2] [expr $z2-$cover] [expr $cover-$y2] [expr $cover-

$z2] }

Page 160: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

143

# define geometric transformation: performs a linear geometric transformation of beam stiffness and resisting force from the basic system to the global-coordinate system

set ColTransfTag 1; # associate a tag to column transformation geomTransf Linear $ColTransfTag; # define geometric transformation: performs a linear geometric transformation of beam stiffness

and resisting force from the basic system to the global-coordinate system set BeamTransfTag 2; # associate a tag to column transformation geomTransf Linear $BeamTransfTag; # element connectivity: set np 2; # number of

integration points for force-based element element forceBeamColumn 1 1 16 $np 1 $ColTransfTag -iter 50 1e-4; element forceBeamColumn 2 17 4 $np 1 $ColTransfTag -iter 50 1e-4; element forceBeamColumn 3 2 5 $np 2 $BeamTransfTag -iter 50 1e-4; element forceBeamColumn 4 5 6 $np 2 $BeamTransfTag -iter 50 1e-4; element forceBeamColumn 5 6 7 $np 2 $BeamTransfTag -iter 50 1e-4; element forceBeamColumn 6 7 8 $np 4 $BeamTransfTag -iter 50 1e-4; element forceBeamColumn 7 8 9 $np 3 $BeamTransfTag -iter 50 1e-4; #Corbel element forceBeamColumn 8 11 12 $np 3 $BeamTransfTag -iter 50 1e-4; #Corbel element forceBeamColumn 9 12 13 $np 4 $BeamTransfTag -iter 50 1e-4; element forceBeamColumn 10 13 14 $np 2 $BeamTransfTag -iter 50 1e-4; element forceBeamColumn 11 14 15 $np 2 $BeamTransfTag -iter 50 1e-4; element forceBeamColumn 12 15 3 $np 2 $BeamTransfTag -iter 50 1e-4; # element elasticBeamColumn $eleTag $iNode $jNode $A $E $Iz $transfTag <-mass $massDens> element elasticBeamColumn 13 9 10 570 5800 61000 $ColTransfTag; element elasticBeamColumn 14 10 11 570 5800 61000 $ColTransfTag; element elasticBeamColumn 15 10 16 570 5800 61000 $ColTransfTag; element elasticBeamColumn 16 10 17 570 5800 61000 $ColTransfTag; set P 100.; pattern Plain 1 Constant { load 4 0 [expr (-$P)] 0 } # Define RECORDERS recorder Node -file $dataDir/DFree.out -load -node $IDctrlNode -dof 1 disp;

# displacements of free nodes recorder Node -file $dataDir/RBase.out -time -node 1 -dof 1 reaction;

# support reaction # Gravity-analysis parameters -- load-controlled static analysis set Tol 1.0e-6; # convergence tolerance for test constraints Plain; # how it handles boundary conditions numberer Plain; # renumber dof's to minimize band-width (optimization),

if you want to system BandGeneral; # how to store and solve the system of equations in the analysis test NormDispIncr $Tol 6 ; # determine if convergence has been achieved at the end

of an iteration step algorithm Newton ; # use Newton's solution algorithm: updates tangent

stiffness at every iteration set NstepGravity 10; # apply gravity in 10 steps

Page 161: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

144

set DGravity [expr 1./$NstepGravity]; # first load increment; integrator LoadControl $DGravity; # determine the next time step for an analysis analysis Static; # define type of analysis static or transient analyze $NstepGravity; # apply gravity # ------------------------------------------------- maintain constant gravity loads and reset time to zero loadConst -time 0.0 # Define DISPLAY ------------------------------------------------------------- DisplayModel2D nill; puts "Model Built" # Static Reversed - Cyclic Analysis source p1.tcl # Assigning parameters for displacement control set IDctrlNode 4; set IDctrlDOF 1; # APPLY IMPOSED DISPLACEMENTS -------------------------------------------------------------------

-- puts "Apply imposed displacements ....."; set H 1.0; set iPushNode "4"; pattern Plain 2 Linear { foreach PushNode $iPushNode { load $PushNode [expr ($H)] 0 0; } } source LibAnalysisStaticParameters.tcl; # PARAMETERS OF LOADING DISPLACEMENT -----------------------------------------------------

--------------------------------------------------------- set D1 0.0; set Nstep 1; set fmt1 "%s Cyclic analysis: CtrlNode %.3i, dof %.1i, Disp=%.4f %s"; # format for

screen/file output of DONE/PROBLEM analysis # LOOP FOR DISPLACEMENT CONTROL ---------------------------------------------------------------

---------------------------------------------------- while {[gets $dispfile temp] > 0} { foreach D2 $temp { set DLoad [expr {($D2 - $D1)/$Nstep}]; puts [expr {$D1 + $Nstep*$DLoad}]; test EnergyIncr 1.e-6 200 algorithm Newton -initial integrator DisplacementControl $IDctrlNode $IDctrlDOF $DLoad analysis Static

Page 162: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

145

set ok [analyze 1] # ----------------------------------------------if convergence failure----------------

--------- if {$ok != 0} { # if analysis fails, we try some other stuff # performance is slower inside this loop global

maxNumIterStatic; # max no. of iterations performed before "failure to converge" is ret'd if {$ok != 0} { puts "Trying Newton with Initial Tangent .." test EnergyIncr 1.e-6 200 algorithm Newton -initial integrator DisplacementControl $IDctrlNode $IDctrlDOF

$DLoad analysis Static set ok [analyze 1] } if {$ok != 0} { puts "Trying Newton with Initial Tangent 1/10 dincr.." for {set j 0} {$j < 10} {set j [expr $j + 1]} { test EnergyIncr 1.e-4 400 algorithm Newton -initial integrator DisplacementControl $IDctrlNode

$IDctrlDOF [expr $DLoad/10.]; analysis Static set ok [analyze 1] if {$ok != 0} { puts "Trying Newton with Initial

Tangent 1/100 dincr .." for {set jj 0} {$jj < 10} {set jj [expr $jj

+ 1]} { test EnergyIncr 1.e-4 800 algorithm Newton -initial integrator DisplacementControl

$IDctrlNode $IDctrlDOF [expr $DLoad/100.]; analysis Static set ok [analyze 1] if {$ok != 0} { test EnergyIncr 1.e-3

2000 1 algorithm Newton -

initial integrator

DisplacementControl $IDctrlNode $IDctrlDOF [expr $DLoad/100.]; analysis Static set ok [analyze 1] } if {$ok != 0} { set putout [format

$fmt1 "PROBLEM" $IDctrlNode $IDctrlDOF [nodeDisp $IDctrlNode $IDctrlDOF] $LunitTXT] puts $putout remove recorders; return; }; # end if } } } }

Page 163: MOMENT AKTARAN PREFABRİK BETONARME BETONARME KOMPOZİT İÇ KOLON – KİRİŞ BAĞLANTILARININ İYİLEŞTİRİLMESİ Sadık Can GİRGİN Mayıs, 2014 İZMİR ... Anahtar Kelimeler:

146

if {$ok != 0} { set putout [format $fmt1 "PROBLEM" $IDctrlNode

$IDctrlDOF [nodeDisp $IDctrlNode $IDctrlDOF] $LunitTXT] puts $putout remove recorders; return; }; # end if }; # end if # -----------------------------------------------------------------------------------------

------------ set D1 $D2; # move to next step }; # end i }; if {$ok != 0 } { puts [format $fmt1 "PROBLEM" $IDctrlNode $IDctrlDOF [nodeDisp $IDctrlNode

$IDctrlDOF] $LunitTXT] } else { puts [format $fmt1 "DONE" $IDctrlNode $IDctrlDOF [nodeDisp $IDctrlNode $IDctrlDOF]

$LunitTXT] } remove recorders